Para ilmuwan telah menemukan cara baru yang cerdas untuk mengontrol cahaya yang dipancarkan oleh titik kuantum -kristal kecil yang dapat melepaskan foton individu.
Kemajuan dapat menyebabkan teknologi kuantum yang lebih cepat, lebih murah, dan lebih praktis, dari sistem komunikasi yang sangat aman hingga eksperimen yang mengeksplorasi fondasi aneh fisika kuantum.
Tantangan sumber foton tunggal
Poin kuantum adalah struktur semikonduktor kecil yang mampu melepaskan foton tunggal sesuai dengan permintaan, menjadikannya kandidat yang kuat untuk komputer kuantum fotonik di masa depan. Kesulitannya adalah tidak ada dua titik kuantum yang persis sama, dan masing -masing dapat memancarkan cahaya dengan warna yang sedikit berbeda. Variasi ini mencegah para peneliti dari menggabungkan beberapa poin untuk membuat status multi-foton.
Untuk mengatasi hal ini, para ilmuwan biasanya mengandalkan titik kuantum tunggal dan kemudian membagi cahaya menjadi mode spasial dan temporal yang berbeda dari bantuan modulator elektro-optik yang cepat. Kerugiannya adalah bahwa modulator ini mahal, seringkali membutuhkan desain yang sangat diadaptasi, dan tidak efisien, yang menyebabkan kehilangan energi dalam sistem.
Solusi optik yang elegan muncul
Kolaborasi penelitian yang dipimpin oleh Vikas Remesh dari kelompok fotonik di departemen fisika eksperimental, University of Innsbruck, bersama dengan mitra dari University of Cambridge, Johannes Kepler University Linz, dan lembaga -lembaga lain, kini telah menunjukkan cara untuk menjalani tantangan ini. Metode mereka tergantung pada proses optik yang sepenuhnya dikenal sebagai eksitasi dua foton yang distimulasi. Teknik ini memungkinkan titik kuantum memancarkan aliran foton dalam keadaan polarisasi yang berbeda tanpa perlu perangkat keras switching elektronik.
Dalam tes tersebut, para peneliti berhasil menghasilkan dua keadaan dua moton berkualitas tinggi sambil mempertahankan karakteristik foton tunggal yang sangat baik.
Bagaimana teknik ini bekerja dalam praktik
“Metode ini bekerja dengan pertama menggambar titik kuantum dengan pulsa laser tepat waktu untuk membuat keadaan biexciton, diikuti oleh pulsa stimulasi yang dikendalikan oleh polarisasi yang memicu deterministik foton Emisi dalam polarisasi yang diinginkan, “jelas Yusuf Karli dan Iker Avila Arenas, penulis pertama penelitian ini.
“Itu adalah pengalaman yang fantastis bagi saya untuk bekerja dalam kelompok fotonik untuk tesis master saya, ingat Iker Avila Arenas, yang merupakan bagian dari kohort 2022-2024 dari program master bersama Erasmus Mundus di bidang fotonik untuk keandalan dan keamanan keamanan dan pengeluaran 6 bulan di Innsbruck.
Kompleksitas bergerak ke tahap optik
“Apa yang membuat pendekatan ini sangat elegan adalah bahwa kami telah memindahkan kompleksitas komponen elektronik yang mahal dan kehilangan setelah emisi foton tunggal ke tahap eksitasi optik, dan ini merupakan kemajuan yang signifikan dalam membuat sumber titik kuantum lebih praktis untuk aplikasi dunia nyata,” kata Vikas Remesh, peneliti utama penelitian.
Ke depan, para peneliti membayangkan memperluas teknik untuk menghasilkan foton dengan status polarisasi linier sewenang -wenang menggunakan titik kuantum rekayasa khusus.
Aplikasi Kuantum Dunia Nyata
“Studi ini memiliki aplikasi langsung dalam protokol distribusi kunci kuantum yang aman, di mana beberapa aliran foton independen dapat memungkinkan komunikasi yang aman secara bersamaan dengan partai yang berbeda, dan dalam gangguan multi-foton yang sangat penting untuk menguji bahkan prinsip-prinsip dasar mekanika kuantum,” jelas Gregor Weihs, kepala kelompok penelitian fotonik di Innsbuck.
Penelitian, diterbitkan di Informasi Quantum NPJmewakili upaya kolaboratif yang melibatkan keahlian dalam optik kuantum, fisika semikonduktor, dan rekayasa fotonik.
Reference: “Passive demultiplexed two-photon state generation from a quantum dot” by Yusuf Karli, Iker Avila Arenas, Christian Schimpf, Ailton Jose Garcia Junior, Santanu Manna, Florian Kappe, René Schwarz, Gabriel Undeutsch, Maximilian Angigner, Melina Peter, Saim F. Covre da Silva, Armando Rastelli, Gregor Weihs dan Vikas Remesh, 11 Agustus 2025, Informasi Quantum NPJ.
Doi: 10.1038/s41534-025-01083-0
Pekerjaan ini didukung oleh Dana Sains Austria (FWF), Badan Promosi Penelitian Austria (FFG), dan program penelitian Uni Eropa.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
