Tuovatko fononi ja fotoni kvantti-internetin?

Rochesterin yliopiston tutkijat käyttivät pinta-akustisia aaltoja voittaakseen merkittävän esteen pyrkiessään toteuttamaan kvantti-internetin.

Uudessa Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kuvaavat tekniikkaa valon ja äänen hiukkasten parittamiseksi, jota voitaisiin käyttää kvanttijärjestelmiin - kubitteihin - tallennetun informaatioin muuntamiseen optisiksi kentiksi joita voidaan lähettää pitkiä matkoja.

"Viimeisten 10 vuoden aikana akustiset pinta-aallot ovat nousseet hyväksi resurssiksi kvanttisovelluksissa, koska fononi tai yksittäinen äänen hiukkanen yhdistyy erittäin hyvin eri järjestelmiin", optiikan ja fysiikan apulaisprofessori William Renninger sanoo.

Nykyisten menetelmien avulla akustisia pinta-aaltoja päästään käsiksi, niitä manipuloidaan ja ohjataan pietsosähköisten materiaalien avulla sähkön muuttamiseksi akustisiksi aalloksi ja päinvastoin. Nämä sähköiset signaalit on kuitenkin kohdistettava akustisen ontelon keskelle asetettuihin mekaanisiin sormiin, jotka aiheuttavat loisvaikutuksia sirottamalla fononeja kompensoitavilla tavoilla.

Sen sijaan, että kytkettäisiin fononit sähkökenttiin, Renningerin laboratorio kokeili vähemmän invasiivista lähestymistapaa, valaisi onteloita ja eliminoi mekaanisen kosketuksen tarpeen.

"Pystyimme yhdistämään pinta-akustiset aallot vahvasti valoon", sanoo Arjun Iyer, optiikan tohtoriopiskelija ja paperin ensimmäinen kirjoittaja. "Suunnittelimme akustisia onteloita tai pieniä kaikukammioita näitä aaltoja varten, joissa ääni voi kestää pitkään, mikä mahdollistaa vahvemman vuorovaikutuksen. Erityisesti tekniikkamme toimii kaikilla materiaaleilla, ei vain pietsosähköisillä materiaaleilla, joita voidaan ohjata sähköisesti."

Renningerin tiimi teki yhteistyötä fysiikan apulaisprofessori John Nicholin laboratorion kanssa tutkimuksessa kuvattujen pinta-akustisten aaltolaitteiden valmistuksessa. Vahvan kvanttikytkennän lisäksi laitteilla on lisäetuina yksinkertainen valmistus, pieni koko ja kyky käsitellä suuria määriä tehoa.

Hybridikvanttilaskennan sovellusten lisäksi tiimi sanoo, että heidän tekniikoitaan voidaan käyttää spektroskopiassa materiaalien ominaisuuksien tutkimiseen, antureina ja kondensoituneen aineen fysiikan tutkimiseen.

Aiheesta aiemmin:

Topologinen akustinen aaltoputki

Signaalinkäsittelyä valolla ja ultraäänellä

Kommunikointia tyhjyyden kanssa