Günümüz iletişim teknolojisinin temelini ışık ve ses dalgaları oluşturmaktadır. Yarı iletkenler üzerindeki nano ölçekli ses dalgaları kablosuz iletim için gigahertz frekanslarındaki sinyalleri işlerken, lazer ışığıyla cam elyaflar World Wide Web'i oluşturuyor.
Geleceğe yönelik en acil sorulardan biri, bu teknolojilerin güvenli (örn. musluksuz) sistemler oluşturmak için kuantum sistemlerine nasıl genişletilebileceğidir. kuantum iletişimi ağlar.
Işık kuantumu veya fotonlar, kuantum teknolojilerinin geliştirilmesinde çok merkezi bir rol oynamaktadır.
Valensiya, Münster, Augsburg, Berlin ve Münih'ten Alman ve İspanyol bilim adamlarından oluşan bir ekip, bireysel ışık kuantumunu son derece yüksek bir hassasiyetle başarıyla kontrol etti. Çalışmaları, bireyleri değiştirmek için bir ses dalgası kullanıyor fotonlar gigahertz frekanslarında iki çıkış arasındaki bir çip üzerinde.
Bu, bilim adamlarının akustik kuantum teknolojileri veya karmaşık entegre fotonik ağlar için kullanılabilecek yeni bir yöntemi ilk kez gösterdikleri zamandır.
Araştırmayı yürüten fizikçi Prof. Hubert Krenner Münster ve Augsburg şunları söyledi: "Ekibimiz artık başparmak tırnağı büyüklüğündeki bir çip üzerinde bireysel fotonlar üretmeyi ve daha sonra bunları benzeri görülmemiş bir hassasiyetle, hassas bir şekilde saatle kontrol etmeyi başardı. ses dalgaları".
Valencia Üniversitesi'nde araştırma yapan ve orada yapılan çalışmaları koordine eden Dr. Mauricio de Lima şunları ekliyor: "Çipimizin işlevsel prensibi, geleneksel lazer ışığıyla ilgili olarak bizim tarafımızdan biliniyordu, ancak şimdi, ışık kuantumunu kullanarak, uzun süredir arzuladığımız atılımı gerçekleştirmeyi başardık." kuantum teknolojileri".
Araştırmada bilim insanları, ışık kuantumu için dalga kılavuzları adı verilen çok küçük 'iletken yollar' içeren bir çip ürettiler. Bunlar insan saçından yaklaşık 30 kat daha incedir. Çip ayrıca kuantum ışık kaynakları da içeriyor. kuantum noktaları.
Münster Üniversitesi'nden Dr. Matthias Weiß optik deneyleri gerçekleştirdi ve şunları ekledi: "Sadece birkaç nanometre büyüklüğündeki bu kuantum noktaları, dalga kılavuzlarının içindeki adalardır. ışık bireysel fotonlar olarak. Kuantum noktaları çipimize dahil olduğundan, başka bir kaynak aracılığıyla bireysel fotonlar üretmek için karmaşık yöntemler kullanmak zorunda kalmıyoruz.”
Doktora çalışması kapsamında kuantum çiplerini tasarlayan Dr. Dominik Bühler. Valencia Üniversitesi'nden Dr., teknolojinin ne kadar hızlı olduğuna dikkat çekiyor: "Nano ölçekli ses dalgalarını kullanarak, çipteki fotonları, dalga kılavuzlarında yayılmaları sırasında benzeri görülmemiş bir hızda iki çıkış arasında doğrudan ileri geri değiştirebiliriz."
Geleceğe yönelik olarak Dr. Mauricio de Lima şunları söyledi: "Fotonların kuantum durumunu istediğimiz gibi programlayabilmemiz ve hatta dört veya daha fazla çıkış arasında farklı renklere sahip birkaç fotonu kontrol edebilmemiz için çipimizi geliştirmek için şimdiden yoğun bir şekilde çalışıyoruz."
Prof. Hubert Krenner ekler, "Burada nano ölçekli ses dalgalarımızın sahip olduğu benzersiz bir güçten yararlanıyoruz: Bu dalgalar çipin yüzeyinde neredeyse kayıpsız yayıldığından, yalnızca tek bir dalgayla neredeyse istediğimiz kadar dalga kılavuzunu düzgün bir şekilde kontrol edebiliyoruz - ve son derece yüksek bir oranda. yüksek derecede hassasiyet.”
Dergi Referansları:
- 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): Çip üzerinde nesil ve dinamik Tek fotonların piezo-optomekanik dönüşü. Doğa İletişimi 13, DOI: 10.1038/s41467-022-34372-9
