Precyzyjne połączenie światła i dźwięku

Naukowcom z polsko-niemieckiego zespołu badawczego z Politechniki Wrocławskiej, uniwersytetów w Augsburgu i Münster oraz w Monachium udało się stworzyć nanoskalę fale dźwiękowe mit Kwanty światła mieszać. Za swoje badania, których wyniki właśnie zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie specjalistycznym optyka zostały opublikowane, wykorzystali sztuczny atom, który przekształca oscylacje fal dźwiękowych w pojedyncze kwanty światła z niespotykaną dotąd precyzją. Fotony - konwertuje.

Fale świetlne i dźwiękowe stanowią podstawę nowoczesnych technologii komunikacyjnych. Światło służy do przesyłania danych przez globalną sieć światłowodową. Urządzenia wykorzystujące fale dźwiękowe służą do bezprzewodowej komunikacji między routerami, tabletami lub smartfonami. Te dwie kluczowe technologie należy teraz dostosować do nadchodzącej ery komunikacji kwantowej. Kluczowe są tutaj tak zwane hybrydowe technologie kwantowe.

Źródło obrazu: Pixabay

Hybrydowe technologie kwantowe łączą światło i dźwięk

Łączą różne Systemy kwantowewykorzystując wyjątkowe zalety każdego systemu, jednocześnie przekraczając jego granice. Są w tej okolicy Drgania sieci krystalicznej szczególnie obiecujące, wyjaśnia prof. Hubert Krenner, który kieruje badaniami na Uniwersytecie w Augsburgu. Dodaje, że robią to fonony, podobnie jak fizycy wibracje dosłownie rozciągnij i ściśnij każdy obiekt osadzony w krysztale, zmieniając w ten sposób jego właściwości fizyczne.

W swoich badaniach naukowcy wykorzystują powierzchniowe fale akustyczne w skali nanometrycznej, które są pojedynczym sztucznym atomem, tzw Kropka kwantowaW naszych symulacjach byliśmy w stanie niemal idealnie odtworzyć widma zmierzone w Augsburgu, włączając do naszego modelu nanoskalowe fale dźwiękowe, tak jakby to była fononowa wiązka laserowa. Przedstawione wyniki są kamieniem milowym w rozwoju hybrydy Technologie kwantowe, bo kropka kwantowa wysyła indywidualne kwanty światła, tzw Fotony, które są precyzyjnie synchronizowane przez falę dźwiękową - mówi zachwycony dr Daniel Wigger, który jako stypendysta NAWA-ULAM na Uniwersytecie w Münster i Politechnice Wrocławskiej bada sprzężenie między kropkami kwantowymi a fononami.

Dr. Z kolei Matthias Weiß, który zrobił doktorat w Instytucie Fizyki w Augsburgu, dodaje, że fascynujące jest to, że linie widmowe Kropki kwantowe są niezwykle ostre. W ten sposób mogliśmy zaobserwować, jak niska energia pojedynczego fononu zmniejsza Linia widmowa kropki kwantowej, wyjaśnia dr. Matthias White.

Najmniejsze porcje energii

Zespół badawczy zrobił kolejny ważny krok naprzód. Naukowcy wykorzystali sekundę Fala dźwiękowa z innym częstotliwość. W widmie kropki kwantowej pojawiły się nowe linie widmowe, które odpowiadają sumie lub różnicy częstotliwości dwóch fal dźwiękowych. Prof. Hubert Krenner zauważa, że ​​zjawisko to jest znane jako mieszanie się fal w optyce od dziesięcioleci.

Wskaźniki laserowe wykorzystują ten proces do generowania zielonego światła. W naszej pracy są lasery fale dźwiękowez którymi jesteśmy Kwanty światła mix - mówi prof. Hubert Krenner, dla którego precyzja tego zjawiska zapiera dech w piersiach.

Dr. Matthias Weiß dodaje, że naukowcy ustalając częstotliwość jednej z dwóch fale dźwiękowe zmieniony o jedną bilionową, zaobserwowano, że widmo oscyluje zgodnie z przewidywaniami w okresie około pół dnia. Sama kropka kwantowa reprezentuje tzw Kubit reprezentuje, podstawową jednostkę w komputerach kwantowych.

Dr. Tymczasem Daniel Wigger zwraca uwagę, że badacze Kropka kwantowa w modelu jako Kubit która jest modulowana przez falę dźwiękową. Ponadto nie musieli przyjmować żadnych założeń. Naukowcy są przekonani, że wyjątkowa zgodność między obliczeniami a wynikami eksperymentów dowodzi, że ich bardzo ogólny model dokładnie opisuje wszystkie kluczowe właściwości. Powinien zatem odnosić się również do wielu innych Wdrożenia Qubit Mieć zastosowanie.

Opublikowane w optyka