Amestec precis de lumină și sunet

Oamenii de știință dintr-o echipă de cercetători polono-germană de la Universitatea Tehnică din Wrocław, Universitățile din Augsburg, Münster și München au reușit să creeze nanoscală undele sonore cu Cuante ușoare a amesteca. Pentru cercetările lor, ale căror rezultate tocmai au fost publicate în renumitul jurnal de specialitate OPTICA au fost publicate, au folosit un atom artificial care transformă oscilațiile undelor sonore în cuante individuale de lumină cu o precizie fără precedent. Fotoni - convertește.

Undele luminoase și sonore formează baza tehnologiilor moderne de comunicare. Lumina este utilizată pentru a transmite date prin rețeaua globală de fibră optică. Iar dispozitivele care utilizează unde sonore sunt utilizate pentru comunicația fără fir între rute, tablete sau smartphone-uri. Aceste două tehnologii cheie trebuie acum adaptate la era viitoare a comunicării cuantice. Așa-numitele tehnologii cuantice hibride sunt cheia aici.

Sursa imaginii: Pixabay

Tehnologiile cuantice hibride combină lumina și sunetul

Ele combină altele diferite Sisteme cuanticeprofitând de avantajele unice ale fiecărui sistem în timp ce-și depășește limitele. Sunt în această zonă Vibrații de rețea de cristal deosebit de promițător, explică prof. Hubert Krenner, care conduce cercetările la Universitatea din Augsburg. El adaugă că fononii, ca și fizicienii, fac asta Vibrații întindeți literalmente și comprimați fiecare obiect încorporat în cristal și astfel schimbați proprietățile sale fizice.

În cercetarea lor, oamenii de știință folosesc unde acustice de suprafață pe scara nanometrică, care sunt un singur atom artificial, așa-numitul Punct cuanticÎn simulările noastre, am reușit să reproducem spectrele măsurate în Augsburg aproape perfect prin încorporarea undelor sonore la scară nanomodelară în modelul nostru, ca și cum ar fi un fascicul laser fonon. Rezultatele prezentate reprezintă o etapă importantă în dezvoltarea hibridului Tehnologii cuantice, deoarece un punct cuantic trimite cuante individuale de lumină, așa-numitele Fotoni, care sunt exact temporizate de o undă sonoră ", spune fericit dr. Daniel Wigger, care în calitate de membru NAWA-ULAM de la Universitatea din Münster și Universitatea Tehnică din Wrocław studiază cuplarea dintre punctele cuantice și fononi.

Dr. Matthias Weiß, pe de altă parte, care și-a făcut doctoratul la Institutul de Fizică din Augsburg, adaugă că este fascinant faptul că liniile spectrale ale Puncte cuantice sunt extrem de ascuțite. În acest fel am putut observa cum energia redusă a unui singur fonon reduce Linia spectrală a unui punct cuantic, explică Dr. Matthias White.

Cele mai mici porțiuni de energie

Echipa de cercetare a făcut un alt pas important înainte. Oamenii de știință au folosit o secundă Unda de sunet cu altul frecvență. În spectrul punctului cuantic au apărut noi linii spectrale, care corespund cu suma sau diferența frecvențelor celor două unde sonore. Prof. Hubert Krenner notează că acest fenomen este cunoscut sub numele de amestec de unde în optică de zeci de ani.

Pointerii laser folosesc acest proces pentru a genera lumină verde. Există lasere în munca noastră undele sonorecu care suntem Cuante ușoare mix, spune prof. Hubert Krenner, care găsește precizia acestui fenomen uluitoare.

Dr. Matthias Weiß adaugă că oamenii de știință atunci când stabilesc frecvența unuia dintre cei doi undele sonore modificat cu o trilionime, a observat că spectrul oscilează așa cum s-a prezis cu o perioadă de aproximativ o jumătate de zi. Punctul cuantic în sine reprezintă așa-numitul qubit reprezintă o unitate fundamentală în calculul cuantic.

Dr. Între timp, Daniel Wigger subliniază că cercetătorii Punct cuantic în model ca. qubit care este modulată de o undă sonoră. În plus, nu au trebuit să facă nicio ipoteză. Cercetătorii cred că acordul extraordinar dintre calcule și rezultate experimentale demonstrează că modelul lor foarte general descrie cu exactitate toate proprietățile cheie. Prin urmare, ar trebui să se aplice și multor altora Implementări Qubit să fie aplicabil.

Publicat în OPTICA