La tecnología cuántica basada en luz fotones tiene un gran potencial para una tecnología de información radicalmente nueva basada en circuitos fotónicos. Hasta ahora, los fotones en los circuitos fotónicos cuánticos se han comportado de la misma manera si se movieron hacia adelante o hacia atrás en un canal fotónico.Esto ha limitado la capacidad de controlar los fotones y, por lo tanto, construir circuitos complejos para computadoras cuánticas fotónicas. Ahora, los investigadores del Instituto Niels Bohr han descubierto un nuevo tipo de canales fotónicos, ¡donde los sistemas de ida y vuelta no están a la misma distancia!componente faltante para construir circuitos fotónicos cuánticos a gran escala. Los resultados se publican en la revista científica, Nanotecnología de la naturaleza .
"El componente más pequeño de la luz es un fotón y los fotones son muy adecuados para transportar información. Un circuito cuántico basado en fotones podría contener mucha más información de la que es posible con la tecnología informática actual y la información no podría ser interceptada en el camino. Entoncesestamos trabajando para dar forma a la futura tecnología cuántica basada en fotónica ", explica Peter Lodahl, profesor y jefe del grupo de investigación Quantum Photonics en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.
chips fotónicos con nuevas propiedades
Investigadores del Instituto Niels Bohr han desarrollado un chip fotónico, en el que está incrustada una fuente de luz, un llamado punto cuántico. Al iluminar el punto cuántico con un láser, sus electrones se excitan, lo que luegosalta de una órbita a otra y, por lo tanto, emite un solo fotón a la vez. La luz normalmente se emite en todas las direcciones, pero el chip fotónico está construido de manera que todos los fotones se envían a través de un canal fotónico. Hasta ahora todo bien.el problema es que los fotones se envían en ambas direcciones en el canal fotónico y esto limita la eficiencia de la fuente de luz. Este es un problema que crece, cuanto más grande y complejo se vuelve el circuito.
"En nuestro trabajo para resolver el problema, ahora hemos desarrollado un nuevo canal fotónico donde podemos controlar los fotones para que solo se envíen en una dirección. Es un nuevo descubrimiento fundamental, que puede obtener la emisión de luzen un chip fotónico que se llevará a cabo de una manera que antes no se creía posible ", explica Peter Lodahl.
Controla la dirección de la emisión de fotones
Immo Söllner y Sahand Mahmoodian, ambos postdocs en el grupo de investigación Quantum Photonics, han trabajado tanto con la teoría como con los experimentos. Explican que usan luz láser para excitar los electrones del punto cuántico, que saltan de una órbita a otra y, por lo tanto,emitir un solo fotón. Al controlar el giro de los electrones con un campo magnético, puede obtener una emisión de luz completamente diferente. Un fotón emitido desde un punto cuántico con un electrón "gira hacia abajo" elige una dirección, mientras que el fotón de un cuánticopunto con un electrón "girar hacia arriba", elige la dirección opuesta.
Retardo en una dirección
Lo más emocionante de los nuevos canales de fotones es que quizás ni siquiera la dirección de la emisión de luz depende del giro de los puntos cuánticos. También resulta que un fotón que ingresa desde un extremo del canal se comporta de manera diferente afotón que ingresa desde el otro extremo. Solo cuando el fotón se mueve en una dirección interactúa con el punto cuántico y esto ralentiza un poco el fotón, como si el fotón hubiera viajado un poco más. En este sistema, de ida y vuelta¡Por lo tanto, no son distancias iguales! Y las distancias desiguales no son importantes, sino, por el contrario, extremadamente importantes.
"El fotón se retrasa un poco porque interactúa con el punto cuántico. Ahora tenemos una serie de nuevas oportunidades para controlar y diseñar la interacción entre un fotón y un punto cuántico, lo cual es importante para el desarrollo de computadoras cuánticas".explican Immo Söllner y Sahand Mahmoodian.
Allana el camino para la nueva tecnología cuántica
Søren Stobbe, profesor asociado del grupo Quantum Photonics en el Instituto Niels Bohr, ha dirigido la producción de las nuevas fuentes de luz que se han desarrollado en colaboración con el grupo de investigación del profesor Jin Dong Song en el Instituto de Tecnología de Corea,y agrega que la nueva tecnología tiene la gran ventaja de que se basa en los mismos materiales semiconductores conocidos de la industria informática. Esto significa que el camino desde el laboratorio hasta la aplicación es lo más corto posible, aunque los propios investigadores estiman que requeriráinversión significativa.
"Podemos controlar el estado del punto cuántico y así determinar la dirección en la que se emite el fotón y si la luz, que se mueve en una dirección u otra, necesita ser retrasada. Esta es una funcionalidad completamente nueva quetenemos algunas ventajas prácticas cuando comenzamos a construir redes cuánticas, que se espera que tengan un gran potencial para calcular problemas difíciles en química y tecnología de materiales. Por lo tanto, hemos patentado nuestro descubrimiento y estamos trabajando para su comercialización ", dice el profesor Peter Lodahl.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Copenhague - Instituto Niels Bohr . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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