La fotónica cuántica implica un nuevo tipo de tecnología que se basa en fotones, la partícula elemental de luz. Estos fotones pueden transportar bits cuánticos de información a grandes distancias. Si la fuente de fotones pudiera colocarse en un solo chip y producir fotonesa un ritmo elevado, esto podría permitir la comunicación cuántica de alta velocidad o el procesamiento de la información, lo que sería un gran avance en las tecnologías de la información.
En el número de esta semana de Revisiones de física aplicada , de AIP Publishing, se propone una fuente de fotones en chip simple que usa un tipo de material conocido como metamaterial hiperbólico. Los investigadores realizaron cálculos para mostrar que un prototipo que usa el metamaterial hiperbólico dispuesto de manera precisa puede superar problemas debaja eficiencia y permite altas tasas de repetición para fuentes de fotones en chip.
Hasta hace poco, las fuentes de un solo fotón generalmente se han hecho de puntos cuánticos autoensamblados en semiconductores o de materiales, como diamantes, con defectos estructurales. Sin embargo, es difícil producir fotones individuales a altas velocidades a partir de dichos materiales. AlgunosSe han intentado enfoques para remediar este problema, pero hasta ahora, los resultados adolecen de un ancho de banda estrecho y una baja eficiencia.
Otra forma de abordar estos problemas es usar materiales especiales, como metamateriales, para la fuente de fotones. Los metamateriales son pilas de capas metálicas y dieléctricas, estructuradas a un nivel mucho más pequeño que la longitud de onda de la luz en uso. Exhiben una óptica inusualpropiedades cuando se forman en formas, como nanocables.Los electrones que fluyen a través del material forman una oscilación colectiva conocida como plasmón superficial, que genera campos electromagnéticos localizados.
Los metamateriales hiperbólicos son versiones altamente anisotrópicas de estos metamateriales. Manipulan la luz de varias maneras. Por ejemplo, pueden reducir la longitud de onda de la luz y permitir que viaje libremente en una dirección mientras se detiene en otra.
Los investigadores proponen una geometría para su fuente de fotones en chip donde un metamaterial hiperbólico se inclina en un ángulo preciso con respecto a la faceta final de la nanofibra cercana utilizada para transmitir los fotones emitidos. Al elegir el ángulo de inclinación con cuidado, los reflejos de luzse suprimen en la interfaz con la fibra.
Los cálculos del grupo mostraron que esta disposición geométrica simple debería superar las limitaciones previas con estos materiales.
La coautora Lian Shen dijo: "Nuestro trabajo representa un paso vital hacia la implementación de fuentes de fotones individuales espectralmente amplias con altas tasas de repetición para redes cuánticas en chip".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :