Ultrahurtig fjernbetjening af lysudsendelse

Forskere fra Eindhoven University of Technology kan nu for første gang fjernstyre en miniature lyskilde på tidsskalaer på 200 billioner af et sekund. De offentliggjorde resultaterne i september 2014 i online-tidsskriftet Natur nanoteknologi . Fysikere fra Photonics and Semiconductor Nanophysics-gruppen i Eindhoven, under ledelse af prof. Andrea Fiore, har udviklet en måde at fjernstyre lyskilderne i nanoskala på en ekstremt kort tidsskala. Disse lyskilder er nødvendige for at kunne transmittere kvanteinformation.

Forskerne ætset en fotonisk krystal omkring flere kvanteprikker i et halvlederlag. Kvanteprikker er små strukturer, der spontant udsender lys som følge af atomare processer. Hvis en kort laserimpuls affyres mod den fotoniske krystal, dets brydningsindeks ændres, og kvanteprikken oplever en ændring i det elektromagnetiske felt omkring sig. Denne ændring kan fremskynde eller sænke udsendelsen af ​​lys punktvist. Så snart brydningsindekset genvinder sin sædvanlige værdi, prikken udsender lys igen på normal vis.

Ultrakort lysblink

Ved at bruge denne teknik kan den spontane udsendelse af lys fra prikken tændes og slukkes efter eget ønske. Det mest slående træk ved denne metode er, at varigheden af ​​lysglimt kan gøres betydeligt kortere end den naturlige levetid for en sådan prik som en lyskilde. I den aktuelle artikel beskriver forskerne et eksperiment, hvor lyspulsen var 200 picosekunder (billiontedele af et sekund) lang. Baseret på den underliggende teori, forskerne forventer at kunne gøre disse lysimpulser endnu en faktor ti kortere. Desuden, forskerne påviste, at udsendelsen af ​​lyskilden kunne styres ved hjælp af en laserimpuls i relativt stor afstand fra kilden.

Kvanteinformation

Dette resultat er vigtigt for transmission af kvanteinformation, for eksempel. Dette kræver lyskilder, der kan udsende individuelle fotoner (lyspartikler). At kunne kontrollere tidsafhængige egenskaber af disse fotoner er vigtigt for udvekslingen af ​​kvanteinformation mellem forskellige parter. Den nu foreslåede metode til fjernstyring af lyskilden gør dette muligt uden at påvirke de andre egenskaber af de udsendte fotoner.