Badania opublikowane w Physical Review Letters udowadniają, że jest możliwe stworzenie splątanych fotonów na jednym układzie scalonym. Można też nimi swobodnie manipulować. Praca została przeprowadzona na Nanjing University w Chinach.

Splątanie charakteryzuje się tym, że stan całego układu jest wtedy lepiej określony niż stan jego poszczególnych części. Aby to osiągnąć, naukowcy wykorzystali niobian litu (LN) jako materiał do budowy części układu scalonego. LN jest używany często w telefonach komórkowych i modulatorach w telekomunikacji. Jest to materiał o silnie nieliniowej odpowiedzi na światło. Z powodu tej właściwości optycznej, umożliwia on integrację wielu urządzeń kwantowych. Jest także podstawą do budowy fotonicznych układów scalonych.

Aby zademonstrować w jakim stopniu możliwa jest integracja elementów optycznych, naukowcy stworzyli na układzie dziewięć podobnych jednostek, które produkują pary fotonów o rożnych długościach fal. Trzy z nich zawierają elementy umożliwiające manipulację splątanymi fotonami. Każda z tych jednostek składa się z trzech elementów. W pierwszej sekcji, światło spolaryzowane przechodzi przez gałąź typu Y a potem przez modulator elektrooptyczny, który jest w stanie zmienić zmienić różnicę faz pomiędzy światłem na dwóch różnych ścieżkach. Następnie fotony wprowadzane są do dwóch falowodów, które umieszczone są w drugiej sekcji. Niobian litu z periodyczną strukturą domenową (PPLN) jest częścią układu, w której elektryczny moment dipolowy kryształów LN zmienia się okresowo. Powoduje to zmianę falowodów w miniaturowe „huśtawki”. Jednym z właściwości falowodów PPLN jest też fakt, że mogą one podzielić jeden wejściowy foton na dwa inne, z których każdy ma o dokładnie połowę mniej energii. Ponieważ są one utworzone tylko z jednej cząsteczki, to są one ze sobą splątane. W trzeciej części splątane fotony spotykają się w rozdzielaczu wiązki, który realizuje kwantową interferencję. Następnie są one przekazywane do dwóch sąsiadujących falowodów.

Stopień splątania może być regulowany poprzez zmianę różnicy faz pomiędzy fotonami w pierwszej sekcji. Weryfikacja splątania odbywa się dzięki interferometrowi dwufotonowemu. Sprawdza on, czy fotony docierają dokładnie w tym samym czasie- dzieje się tak wtedy, kiedy zostaną one splątane. Badania umożliwiają budowę nowych rodzajów układów scalonych.

Źródło: http://spectrum.ieee.org/

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!