Skræddersyede enkeltfotoner:Optisk kontrol af fotoner som nøglen til nye teknologier

Fysikere fra Paderborn Universitet har udviklet et nyt koncept til at generere individuelle fotoner - små partikler af lys, der udgør elektromagnetisk stråling - med skræddersyede egenskaber, hvis kontrollerede manipulation er af fundamental betydning for fotoniske kvanteteknologier. Resultaterne er nu blevet offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.

Professor Artur Zrenner, leder af forskningsgruppen "nanostruktur optoelektronik", forklarer, hvordan skræddersyede ønskede tilstande hidtil har været en udfordring:"Tilsvarende kilder er normalt baseret på lysemissioner fra individuelle halvlederkvantemittere, som genererer fotonerne. Her er egenskaberne af de udsendte fotoner er defineret af kvanteemitterens faste egenskaber og kan derfor ikke kontrolleres med fuld fleksibilitet."

For at komme uden om problemet har forskerne udviklet en helt optisk, ikke-lineær metode til at skræddersy og kontrollere enkeltfotonemissioner. Baseret på dette koncept demonstrerer de laserstyret energituning og polarisationskontrol af fotoner (dvs. lysfrekvensen og oscillationsretningen for elektromagnetiske bølger).

Professor Stefan Schumacher, en fysiker fra Paderborn, som også var involveret i undersøgelsen, siger, at de "skabte en laserstyret nedkonverteringsproces fra en exciteret tilstand af halvlederkvanteemitteren til en virtuel mellemtilstand, hvilket førte til en enkelt fotonemission ."

Zrenner mener, at resultaterne markerer et vigtigt skridt mod skræddersyet enkeltfotonemission fra et fotonisk kvantesystem baseret på kvanteoptiske principper. + Udforsk yderligere

Generering af lys i en foton-tal kvante superposition