รากฐานของเทคโนโลยีการสื่อสารในปัจจุบันประกอบด้วยคลื่นแสงและเสียง ในขณะที่คลื่นเสียงระดับนาโนบนเซมิคอนดักเตอร์ประมวลผลสัญญาณที่ความถี่กิกะเฮิรตซ์สำหรับการส่งสัญญาณไร้สาย ใยแก้วที่มีแสงเลเซอร์จะสร้างเวิลด์ไวด์เว็บ
หนึ่งในคำถามเร่งด่วนที่สุดสำหรับอนาคตคือ วิธีที่เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถขยายไปยังระบบควอนตัมเพื่อสร้างความปลอดภัย (เช่น ไม่ใช้การแตะ) การสื่อสารควอนตัม เครือข่าย
ควอนตัมหรือโฟตอนที่เบามีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัม
ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันและสเปนจากบาเลนเซีย มึนสเตอร์ เอาก์สบวร์ก เบอร์ลิน และมิวนิกประสบความสำเร็จในการควบคุมควอนตัมแสงส่วนบุคคลให้มีความแม่นยำสูงมาก การศึกษาของพวกเขาใช้คลื่นเสียงเพื่อสลับบุคคล โฟตอน บนชิประหว่างสองเอาต์พุตที่ความถี่กิกะเฮิรตซ์
นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สาธิตวิธีการใหม่ที่สามารถนำไปใช้กับเทคโนโลยีควอนตัมอะคูสติกหรือเครือข่ายโฟโตนิกแบบบูรณาการที่ซับซ้อน
ศาสตราจารย์ฮิวเบิร์ต เครนเนอร์ นักฟิสิกส์ ซึ่งเป็นหัวหน้าการศึกษาใน Münster และเอาก์สบวร์กกล่าวว่า “ทีมงานของเราประสบความสำเร็จในการสร้างโฟตอนแต่ละตัวบนชิปขนาดเท่าภาพขนาดย่อ จากนั้นจึงควบคุมพวกมันด้วยความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน โอเวอร์คล็อกอย่างแม่นยำโดยใช้ คลื่นเสียง".
ดร.เมาริซิโอ เดอ ลิมา ซึ่งเป็นผู้วิจัยที่มหาวิทยาลัยวาเลนเซียและประสานงานการทำงานที่กำลังทำอยู่ที่นั่น กล่าวเสริมว่า “หลักการทำงานของชิปของเราเป็นที่รู้จักสำหรับเราเกี่ยวกับแสงเลเซอร์ทั่วไป แต่ตอนนี้ด้วยการใช้ควอนตัมแสง เราประสบความสำเร็จในการสร้างความก้าวหน้าที่ปรารถนามายาวนานไปสู่ เทคโนโลยีควอนตัม".
ในการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ประดิษฐ์ชิปที่มี 'เส้นทางนำ' เพียงเล็กน้อยสำหรับควอนตัมแสงที่เรียกว่าท่อนำคลื่น บางกว่าเส้นผมมนุษย์ประมาณ 30 เท่า ชิปยังมีแหล่งกำเนิดแสงควอนตัมที่เรียกว่า จุดควอนตัม.
ดร. Matthias Weiß จากมหาวิทยาลัย Münster ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการมองเห็นและกล่าวเพิ่มเติมว่า: “จุดควอนตัมเหล่านี้ซึ่งมีขนาดเพียงไม่กี่นาโนเมตร เป็นเกาะที่อยู่ภายในท่อนำคลื่นที่ปล่อยออกมา เบา เป็นโฟตอนแต่ละตัว จุดควอนตัมรวมอยู่ในชิปของเรา ดังนั้นเราจึงไม่จำเป็นต้องใช้วิธีที่ซับซ้อนในการสร้างโฟตอนแต่ละตัวโดยใช้แหล่งอื่น"
ดร. Dominik Bühler ผู้ออกแบบชิปควอนตัมโดยเป็นส่วนหนึ่งของปริญญาเอกของเขา ที่มหาวิทยาลัยวาเลนเซีย ชี้ให้เห็นว่าเทคโนโลยีมีความรวดเร็วเพียงใด: "ด้วยการใช้คลื่นเสียงระดับนาโน เราจึงสามารถสลับโฟตอนบนชิปไปมาระหว่างสองเอาต์พุตได้โดยตรงด้วยความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อนระหว่างการแพร่กระจายของพวกมันในท่อนำคลื่น"
ดร.เมาริซิโอ เดอ ลิมา กล่าวถึงอนาคตว่า “เรากำลังดำเนินการอย่างเต็มที่เพื่อปรับปรุงชิปของเรา เพื่อให้เราสามารถตั้งโปรแกรมสถานะควอนตัมของโฟตอนตามที่เราต้องการ หรือแม้แต่ควบคุมโฟตอนหลายตัวที่มีสีต่างกันระหว่างเอาท์พุตสี่ตัวขึ้นไป”
ศาสตราจารย์ ฮิวเบิร์ต เครนเนอร์ เพิ่ม, “เราได้รับประโยชน์จากจุดแข็งอันเป็นเอกลักษณ์ซึ่งคลื่นเสียงระดับนาโนของเรามี เนื่องจากคลื่นเหล่านี้แพร่กระจายไปโดยไม่มีการสูญเสียบนพื้นผิวของชิป เราจึงสามารถควบคุมท่อนำคลื่นได้เกือบมากเท่าที่เราต้องการด้วยคลื่นลูกเดียว และไปยังท่อนำคลื่นได้มากที่สุดเท่าที่เราต้องการ” มีความแม่นยำระดับสูง”
การอ้างอิงวารสาร:
- Dominik D. Bühler, Matthias Weiß, Antonio Crespo-Poveda, Emeline D. S. Nysten, Jonathan J. Finley, Kai Müller, Paulo V. Santos, Mauricio M. de Lima Jr., H. J. Krenner (2022): การสร้างบนชิปและไดนามิก การหมุนแบบเพียโซออพโตเมคานิกของโฟตอนเดี่ยว การสื่อสารธรรมชาติ 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
