Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos

Hebrew Universityn äskettäinen kansainvälinen yhteistyötutkimus on saavuttanut merkittävää edistystä yksittäisten fotonien lähteiden integroinnissa pienille siruille.

Työ paljasti merkittävän edistyksen yksittäisfotonien lähteiden integroimiseksi huonelämpötilaisille siruille. Tämä saavutus on merkittävä edistysaskel kvanttifotoniikan alalla ja lupaa monia sovelluksia, kuten kvanttilaskentaa, kryptografiaa ja tunnistusta.

Keskeinen innovaatio on hybridimetalli-dielektrinen napakymppiantenni, joka tarjoaa poikkeuksellisen fotonien suuntaavuuden. Antennirakenne mahdollistaa fotonien tehokkaan takaisinvirityksen sijoittamalla emitteri antennin keskelle ja alle aallonpituiseen reikään.

Tutkimuksessa konseptin monipuolisuus osoitettiin valmistamalla rakenteita, jotka sisältävät joko kolloidisia kvanttipisteitä tai nanotimantteja, jotka sisältävät piivakanssikeskuksia, jotka molemmat ovat erinomaisia yksittäisen fotonin emittoijia jopa huonelämpötilassa.

Tämä tarkoittaa, että voidaan käyttää erittäin yksinkertaisiaja kompakteja optisia elementtejä ja silti kerätä suurin osa fotoneista haluttuun kanavaan tai lähettää emittoidut fotonit tarkasti läheiseen optiseen kuituun ilman ylimääräistä kytkentäoptiikkaa.

Singaporen kansallisen yliopiston (NUS) tutkijat ovat sen sijaan julkistaneet uudenlaisen "ylikriittisen kytkennän" konseptin, joka mahdollistaa fotonien ylösmuuntamisen tehokkuuden parantamisen kahdeksankertaisesti.

Tämä löytö ei ainoastaan haasta olemassa olevia paradigmoja, vaan avaa myös uuden suunnan valoemissioiden hallinnassa toteavat tutkijat.

"Superkriittisen kytkennän" käsitteellä on keskeinen rooli aiheen perinteisiin haasteisiin vastaamisessa. Tämä pohjimmiltaan uusi lähestymistapa hyödyntää "sidottujen tilojen jatkumon" (BIC) fysiikkaa.

BIC:t ovat ilmiöitä, jotka mahdollistavat valon vangitsemisen avoimiin rakenteisiin, joiden elinikä on teoreettisesti ääretön ja ylittää kriittisen kytkennän rajat. Nämä ilmiöt eroavat tavallisesta valon käyttäytymisestä.

BIC:iden ainutlaatuiset ominaisuudet, joille on ominaista vähäinen valon hajonta ja valopisteiden mikromittakaava, valjastettiin saavuttamaan tarkkuuden ja säteilevän valon suunnan hallinta. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia valon tilan hallintaan.

Professori Liu toteaa: "Tämä läpimurto ei ole vain perustavanlaatuinen löytö, vaan se edustaa paradigman muutosta nanofotoniikan alalla, mikä muuttaa käsitystämme valon manipuloinnista nanomittakaavassa.

Aiheesta aiemmin:

Yhden fotonin emittereitä piille

Yksittäisten fotonien ilmaisu luo kvanttietua

Tiedemiehet avaavat oven "kvanttivalon" manipulointiin