Kvantefotoniske teknologier skal være mere pålidelige med nyt interferometer

Et stigende antal nye kvanteapplikationer opererer ved hjælp af optiske teknologier. I det væsentlige bærer fotoner information med lysets hastighed og over lange afstande, hvilket gør dem til gode kandidater til hurtig og sikker kommunikation og kvanteberegning. Mange af disse applikationer kræver fotoner, der er identiske (ikke skelnes). Når fotonerne ikke er identiske, kan det føre til fejl i dataene, og kvanteteknologierne bliver mindre pålidelige.

I øjeblikket tages kvantefotonkilder regelmæssigt offline for at blive testet og justeret ved hjælp af et interferometer. Dette kræver sammenligning af fotoner flere gange ved brug af forskellige konfigurationer, en proces, der er tidskrævende og kræver relativt omfangsrigt udstyr, der kan rumme de forskellige fysiske arrangementer.

Realtidsanalyse af fotoner, der ikke kan skelnes, som kan udføres i en enhed, mens den er i drift, kan forbedre præcisionen af ​​kvanteteknologier.

Forskere ved TMOS, ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, har designet og demonstreret en ny enhed, der bruger en ultratynd metasurface til at udføre alle de nødvendige målinger i en enkelt omgang. Arbejdet blev rapporteret i Optica .

Medforfatter Jihua Zhang siger:"Dette metasurface-aktiverede multiport-interferometer kan bestemme, om et fotonpars egenskaber er identiske i et enkelt skud. Det behøver ikke flere målinger ved hjælp af fase- eller tidsforsinkelser, fordi multiport-strukturen tillader enheden at køre målinger samtidigt Dette muliggør realtids og nøjagtig karakterisering."

En væsentlig fordel er, at dette multiport-interferometer er et enkelt element, hvilket ikke kun reducerer størrelsen, men også gør det ultrastabilt sammenlignet med tidligere multiport-interferometre i den optiske opsætning med fri plads.

Brugen af ​​meta-optik reducerer enhedens størrelse, vægt og kraft yderligere såvel som produktionsomkostningerne. Flad optik, som meta-optik er blevet kendt, er nøglen til at miniaturisere optiske systemer, hvilket igen vil føre til miniaturisering af enheder, vi bruger dagligt. Det

Medforfatter Jinyong Ma siger:"Vi skabte et statisk, dielektrisk metasurface-gitter uden nogen rekonfigurerbare elementer. Gitteret blev designet ved hjælp af multi-faktor topologioptimering, som i det væsentlige justerer overflademønsteret, så det interagerer med lys på en bestemt måde Efter vellykkede simuleringer, fremstilling og en engangskalibrering var vi i stand til at karakterisere ligheden mellem fotonernes rumlige tilstand, polarisering og spektre."

Chief Investigator Andrey Sukhorukov, der leder forskningen fra Australian National University, siger:"Succesen med vores eksperimentelle forsøg tyder på, at arbejdet kunne videreudvikles til også at måle udskilleligheden af ​​andre fotonegenskaber, såsom orbital vinkelmomentum. Det kunne understøtter ultrakompakte og strømeffektive optiske elementer, der vil være særligt velegnede til bærbare og satellitbaserede kvantefotoniske teknologier til frirum."