Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle

Qiang Zhou Kiinan elektroniikkatieteen ja teknologian yliopistosta kollegoineen loivat tämän kuvan Kiinan lohikäärmevuoden (2024) kunniaksi.

Lohikäärmeet symboloivat galliumnitridirengasta. Yksi lohikäärme absorboi fotoneja laserista (vasemmalla), kun taas toinen lohikäärme lähettää lomittuneita fotoneja (oikealla).

Kvanttivalonlähteet tuottavat lomittuneita fotonipareja, joita voidaan käyttää kvanttilaskennassa ja kryptografiassa. Kiinalaisten uusin koe on osoittanut mahdollisuuden tuottaa kokonaan puolijohdesirulle kootun kvanttivalonlähteen, joka on valmistettu galliumnitridistä.

Viimeaikaiset työt ovat osoittaneet, että safiirilla kasvatettua galliumnitridia voidaan käyttää useisiin kvanttioptisiin toimintoihin, kuten laserointiin, optiseen suodatukseen ja yhden fotonin havaitsemiseen.

"Galliumnitridialusta tarjoaa lupaavia mahdollisuuksia fotonisten kvanttisirujen kehittämiseen lähitulevaisuudessa", Zhou toteaa.

Galliumnitridirenkaan tuottama lomittumisaste oli verrattavissa muiden kvanttivalonlähteiden tasoon, Zhou sanoo. "Osoitamme, että galliumnitridi on hyvä kvanttimateriaalialusta fotoniselle kvantti-informaatiolle, jossa kvanttivalon tuottaminen on ratkaisevan tärkeää".

Aivan kuten olympiasoihtu "kvanttisoihtu" on aloittanut Euroopan kiertueensa juhlistamaan tulevaa kansainvälistä kvanttitieteen ja -teknologian vuotta 2025.

QuanTour- projektin aloitusseremonia järjestettiin Berliinissä, Maailman kvanttipäivänä 14. Huhtikuuta. Kvanttisoihtu – tikkataulun muotoinen mikroskooppinen laite – antaa valoa yhden fotonin kerrallaan, mikä on esimerkki kvanttiteknologian ytimeen kuuluvasta tarkasta ohjauksesta.

Kvanttisoihdun on määrä vierailla 12 eri laboratoriossa 12 eri maassa seuraavien 12 kuukauden aikana. Jokaisella pysäkillä järjestetään tapahtumia, jotka liittyvät kansainväliseen kvanttitieteen ja -teknologian vuoteen – maailmanlaajuiseen aloitteeseen, joka korostaa kvanttifysiikan panosta jokapäiväiseen elämäämme.

Vuosi 2025 valittiin soihtukiertueelle, koska se on Werner Heisenbergin kvanttimekaniikan matematiikan muotoilussa tekemän teoreettisen läpimurron 100-vuotispäivä. Ensi vuonna tulee kuluneeksi myös 125 vuotta siitä, kun Max Planck otti käyttöön "kvantit" – energiapaketit, jotka saattoivat selittää lämpölähteistä, kuten liekeistä, peräisin olevan valon spektrit.

Kvanttisoihtuna kiertää pieneen matkalaukkuun pakattu yksittäisen fotonin emitteri. Tutkijat suorittavat tällä emitterillä tietyn HBT-kokeen jokaisessa 12 laboratoriossa ja esittelevät tulokset sitten yleisölle.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttivalolähde sirulle ja skaalautuvuutta kvanttipilveen

Eriväristen fotonien lomittaminen