W Danii potrafią kontrolować fotony

Fotonika to jedna z najbardziej obiecujących technologii przyszłości. W obecnie używanych układach elektronicznych przesyłane są elektrony, w układach fotonicznych nośnikiem informacji są fotony.

Uzyskanie prawidłowo działającego układu fotonicznego wymaga stworzenia strumienia pojedynczych fotonów i kontrolowania kierunku ich ruchu. To jednak poważny problem, gdyż fotony i elektrony na poziomie kwantowym zachowują się odmiennie. Elektrony są fermionami i bez przeszkód podróżują samodzielnie. Tymczasem fotony to bozony, które mają tendencję do zbijania się w grupy. Jednak, jako że w systemach fotonicznych informacja jest powiązana z pojedynczym fotonem, konieczne jest, by fotony podróżowały osobno, a nie razem. Trzeba zatem wyemitować foton z systemu fermionowego. Osiągnęliśmy to dzięki silnej interakcji światła i materii - mówi główny autor dokonanego właśnie przełomu profesor Peter Lodahl z Instytutu Nielsa Bohra na Uniwersytecie w Kopenhadze.

Uczeni opracowali rodzaj działa wystrzeliwującego pojedyncze fotony. Działo zostało zintegrowane w optycznym układzie scalony. Układ ten składa się z miniaturowego kryształu o szerokości 10 i grubości 160 mikrometrów. W centrum znajduje się kropka kwantowa, która stanowi źródło światła.

Później oświetlamy laserem kwantową kropkę. Znajdują się w niej atomy z elektronami krążącymi wokół jąder. Światło lasera wzbudza elektrony, które przeskakują z jednej powłoki na drugą, emitując pojedyncze fotony. Zwykle fotony te wędrują we wszystkich kierunkach, jednak nasz układ fotoniczny został tak zaprojektowany, że mogą one poruszać się tylko przez pojedynczy kanał - wyjaśnia profesor Soren Stobbe.

Zespół z Kopenhagi jest w stanie kontrolować i wysyłać w pożądanym kierunku 98,4% fotonów.

Instytut Nielsa Bohra fotonika foton