光与物质的受控耦合

从Wü民族和伦敦的研究人员对纳米光学领域的一个新建立的基础:他们已经成功控制在室温下的光和物质的耦合。

在一个杂志喜欢科学的进步出版通常预示着一个特别令人兴奋的创新。现在,从尤利乌斯-马克西米利安大学äT würzburg物理学家(JMU)在德国和帝国理工学院在英国报道了在室温下光与物质控制耦合。

这一成就特别重要,因为它为实现实用的光子量子技术奠定了基础。事实上,当光量子过程许多示威要求低温保护的量子态,本工作将量子过程的可控性–室温并介绍了量子技术如量子计算机的重要因素,这在一定程度上“光”的计算和通过许多倍比现有的电脑。

发射光子被俘获并重新吸收。

当一个已退出的分子或一个量子点返回到低能量基态时,就会产生一个轻粒子(光子)。这个过程通常被称为自发发射,通常是不可逆的,即发射的光子不会简单地回到发射体再次被吸收。

但如果发射器是紧密耦合的东西就像一个光存储单元,一个所谓的光学谐振腔,然后发射的光子是在发射器附近一段足够长的时间,大大提升其被吸收的机会。”这种逆转的自发辐射是量子技术与信息处理最重要的,不仅仅是因为它有利于物质与光之间的量子信息交换而保留的量子性质,说:”皇家学院的Ortwin Hess教授。

这是电浆纳米谐振器,欣欣

然而,这种量子信息交换通常只能在非常低的温度下进行,这使得发射光谱线非常尖锐,因此增加了吸收的可能性。Bert Hecht和赫斯教授的Ortwin队现在在世界上已经成功地实现了强耦合光和单量子发射状态的创业人群(量子点)在室温下。

即使在室温下实现光子再吸收,研究人员使用一个等离子体nanoresonator,具有在一个薄的金层极窄缝的形式。”这使我们能够集中腔空间存储光子的面积不比量子点本身大得多的电磁能量,”解释Hecht教授的同事Heiko Groß。结果,所述存储的光子被发射极以高概率重新吸收。

辐射源与谐振器耦合的精确控制

而类似的思想已经被系统如单分子的其他研究人员实施,在出版工作现在从伦敦和Würzburg的研究人员设法控制腔和实施方法,允许他们不断变化的耦合,量子发射器之间的耦合,特别是切换和关闭在一个精确的方式。该小组通过在原子力显微镜顶端安装纳米谐振器实现了这一目标。这样,他们就可以在纳米发射器的精确范围内移动它——在这种情况下,量子点。

发射极与谐振器之间的超快能量交换

他们的成就,现在研究人员希望能够可控地操纵量子点和腔不仅通过改变他们的距离,而且通过可能通过单光子的外部刺激的耦合。这将为实现光学量子计算机的挑战性途径带来前所未有的新可能性。

“这显然是一个最有用的功能,量子点和这里的谐振发生的非常快之间的能量交换,”格罗ß。这解决了低温设置的挑战:在非常低的温度下,光和物质之间的能量振荡明显减慢了谐振器的长存储时间。

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