Поляритонный фильтр превращает обычный лазерный свет в квантовый свет. Международная группа исследователей из Университета Маккуори продемонстрировала новый подход к преобразованию обычного лазерного света в настоящий квантовый свет.

Фото: Macquarie University

Их подход использует нанометровые пленки из арсенида галлия, который является полупроводниковым материалом, широко используемым в солнечных элементах. Они помещают тонкие пленки между двумя зеркалами, чтобы манипулировать поступающими фотонами.

Фотоны взаимодействуют с электронно-дырочными парами в полупроводнике, образуя новые химерные частицы, называемые поляритонами, которые обладают свойствами как фотонов, так и электронно-дырочных пар. Поляритоны распадаются через несколько пикосекунд, а испускаемые ими фотоны имеют четкие квантовые сигнатуры.

Исследования команд были опубликованы в одночасье в журнале Nature Materials .

В то время как эти квантовые сигнатуры в настоящий момент слабы, работа открывает новый путь для производства одиночных фотонов по требованию.

«Способность производить одиночные фотоны по требованию чрезвычайно важна для будущих применений в квантовой связи и оптической квантовой обработке информации», — говорит доцент Томас Волц из кафедры физики и астрономии и старший автор статьи. «Подумайте о неразрушаемом шифровании, сверхбыстрых компьютерах, более эффективных компьютерных чипах или даже оптических транзисторах с минимальным энергопотреблением».

В настоящее время однофотонные излучатели, как правило, создаются с помощью материаловедения, где сам материал собран таким образом, что встроено «квантовое» поведение.

Но этот стандартный подход сталкивается с серьезными ограничениями в меньших и меньших масштабах, потому что производство идентичных однофотонных излучателей с помощью чистых материалов чрезвычайно сложно.

«Это означает, что наш подход мог бы быть гораздо более подходящим для массового расширения, как только мы сможем увеличить силу квантовых сигнатур, которые мы производим. Мы могли бы сделать идентичные квантовые излучатели из полупроводников с помощью фотонной наноструктурной инженерии, а не с помощью прямой материальной инженерии», — говорит д-р Гильермо Муньос Матутано, также из Macquarie и ведущего автора статьи.

«Хотя в реальных приложениях все еще довольно далеко, в нашей статье описывается важная веха, которую сообщество поляритонов, в частности, ждет в течение последних десяти-пятнадцати лет. Режим, в котором поляритоны взаимодействуют настолько сильно, что они могут запечатлеть квантовые сигнатуры на фотонах, до настоящего времени не был доступен и открывает совершенно новую игровую площадку для исследователей в этой области», — говорит Томас.

По материалам phys.org