현재 통신기술의 근간은 빛과 음파로 구성되어 있다. 반도체의 나노크기 음파는 무선 전송을 위해 기가헤르츠 주파수에서 신호를 처리하는 반면, 레이저 빛을 사용하는 유리 섬유는 월드 와이드 웹을 만듭니다.
미래에 대한 가장 시급한 질문 중 하나는 이러한 기술을 양자 시스템으로 확장하여 보안(즉, 탭 프리)을 구축할 수 있는 방법입니다. 양자 통신 네트워크.
가벼운 양자 또는 광자는 양자 기술 개발에 매우 중심적인 역할을 합니다.
발렌시아, 뮌스터, 아우크스부르크, 베를린, 뮌헨의 독일과 스페인 과학자들로 구성된 팀이 개별 빛 양자를 극도로 높은 정밀도로 성공적으로 제어했습니다. 그들의 연구는 음파를 사용하여 개인을 전환합니다. 광자 기가헤르츠 주파수의 두 출력 사이의 칩에 있습니다.
과학자들이 음향 양자 기술이나 복잡한 통합 광자 네트워크에 사용할 수 있는 새로운 방법을 시연한 것은 이번이 처음입니다.
이번 연구를 주도하고 있는 물리학자 Hubert Krenner 교수 뮌스터 그리고 아우크스부르크는 말했습니다. “우리 팀은 이제 썸네일 크기의 칩에서 개별 광자를 생성한 다음 이를 전례 없는 정밀도로 제어하는 데 성공했습니다. 음파. "
발렌시아 대학에서 연구하고 그곳에서 수행되는 작업을 조정하는 Mauricio de Lima 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. “우리 칩의 기능 원리는 기존의 레이저 광에 대해 알려져 있었지만 이제 광양자를 사용하여 오랫동안 바라던 레이저 광에 대한 돌파구를 만드는 데 성공했습니다. 양자 기술. "
해당 연구에서 과학자들은 광양자에 대한 미세한 '전도 경로'(소위 도파관)를 갖춘 칩을 제작했습니다. 이는 사람의 머리카락보다 약 30배 더 얇습니다. 칩에는 소위 양자 광원도 포함되어 있습니다. 양자점.
뮌스터 대학의 Matthias Weiß 박사는 광학 실험을 수행하고 다음과 같이 덧붙였습니다. “크기가 몇 나노미터에 불과한 이 양자점은 도파관 내부에 있는 섬입니다. 빛 개별 광자로. 우리 칩에는 양자점이 포함되어 있으므로 다른 소스를 통해 개별 광자를 생성하기 위해 복잡한 방법을 사용할 필요가 없습니다.”
박사 과정의 일환으로 양자 칩을 설계한 Dominik Bühler 박사. 발렌시아 대학교(University of Valencia)에서는 기술이 얼마나 빠른지 지적합니다. 나노크기 음파를 사용함으로써 우리는 도파관에서 전파되는 동안 전례 없는 속도로 칩의 광자를 두 출력 사이에서 앞뒤로 직접 전환할 수 있습니다.
Mauricio de Lima 박사는 미래에 대한 전망을 가지고 다음과 같이 말했습니다. "우리는 이미 원하는 대로 광자의 양자 상태를 프로그래밍하거나 4개 이상의 출력 사이에서 서로 다른 색상을 가진 여러 광자를 제어할 수 있도록 칩을 향상시키기 위해 열심히 노력하고 있습니다."
휴버트 크레너 교수 추가, “우리는 나노스케일 음파가 갖는 고유한 강점의 이점을 누리고 있습니다. 이러한 파동은 칩 표면에서 사실상 손실 없이 전파되므로 단 하나의 파동으로 원하는 만큼 거의 많은 도파관을 깔끔하게 제어할 수 있습니다. 정밀도가 높다.”
저널 참조:
- Dominik D. Bühler, Matthias Weiß, Antonio Crespo-Poveda, Emeline DS Nysten, Jonathan J. Finley, Kai Müller, Paulo V. Santos, Mauricio M. de Lima Jr., HJ Krenner(2022): 온칩 생성 및 동적 단일 광자의 압전-광기계적 회전. 네이처 커뮤니케이션즈 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
