باحثون يستخدمون الارتباط الكمومي لتحقيق “العرض الترددي الفائق”

استخدم باحثون في جامعة روتشستر الارتباط الكمومي لتحقيق عرض ترددي كبير بشكل لا يصدق. لقد فعلوا ذلك باستخدام جهاز نانوفوتوني رقيق.

يمكن أن يؤدي هذا النهج الجديد إلى تحسين الحساسية والدقة في التجارب في مجال القياس والكشف، بالإضافة إلى تعمية الأبعاد الأكثر تعقيدًا للمعلومات في الشبكات الكمومية لمعالجة المعلومات والاتصالات.

نشر البحث في رسائل المراجعة الفيزيائية.

الارتباط الكمومي

يحدث الارتباط الكمومي عندما يتم ربط جزيين كموميين ببعضهما البعض، ويمكن أن يحدث هذا حتى عندما يكونان بعيدين جدًا عن بعضهما البعض. تؤثر ملاحظة واحدة من الجزيئات على الأخرى، مما يظهر كيفية تواصلهما.

عندما تدخل الفوتونات الصورة وتشارك في الارتباط، تظهر العديد من الإمكانيات. على سبيل المثال، يمكن أن تكون ترددات الفوتونات مرتبطة وعرض النطاق الترددي يمكن أن يتم التحكم فيه.

كيانغ لين هو أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية.

“يعتبر هذا العمل قفزة كبيرة إلى الأمام في إنتاج الارتباط الكمومي الفائق العرض على شريحة نانوفوتونية،” يقول لين. “ويظهر قوة التكنولوجيا النانوية لتطوير أجهزة كمومية未来 للاتصالات والمعالجة والكشف.”

الارتباط الكمومي الفائق العرض للضوء

تعتمد الأجهزة الحالية غالبًا على تقسيم بلورة سميكة إلى أقسام صغيرة لتحقيق ارتباط كمومي فائق العرض للضوء. كل قسم من هذه الأقسام يختلف قليلا في الخصائص البصرية وينتج ترددات مختلفة للأزواج الفوتونية. من خلال الجمع بين هذه الترددات، يمكن تحقيق عرض ترددي أكبر.

عثمان جافيد هو طالب دكتوراه في مختبر لين وكاتب رئيسي للورقة.

“هذا غير فعال للغاية ويأتي على حساب انخفاض سطوع ونقاوة الفوتونات،” يقول جافيد. “ستكون هناك دائمًا معادلة بين عرض النطاق الترددي وسطوع الأزواج الفوتونية المنشأة، ويجب اختيار واحد من بينهما. لقد تجاوزنا هذا التنازل بالكامل بتقنية هندسة الانحراف لتحقيق كلا الأمرين: عرض ترددي قياسي عند سطوع قياسي.”

يعتمد الجهاز النانوفوتوني الرقيق الجديد الذي طوره الفريق على موجة توجيه واحدة مع أقطاب على كلا الجانبين. في حين يمكن أن يكون الجهاز السميкий بمقاس ملليمترات، فإن الجهاز الرقيق يبلغ سمكه 600 نانومتر فقط. هذا يجعلها أصغر مليون مرة في مساحة القطع العرضي من البلورة السميكة، مما يجعل انتشار الضوء حساسًا جدًا لأبعاد الموجة التوجيه.

يمكن أن تحدث تغييرات كبيرة في المرحلة وسعة المجموعة للضوء المنشور عبر الجهاز بفعل تغيير بضع نانومترات فقط. نظرًا لذلك، يسمح الجهاز بالسيطرة على عرض النطاق الترددي الذي يتم فيه مطابقة عملية إنشاء الزوج.

“يمكننا حل مشكلة تحسين المعاملات لfinding الشكل الذي يزيد من هذا العرض الترددي إلى أقصى حد،” يقول جافيد.

نشر الجهاز

الفريق لديه الجهاز جاهزًا للنشر في التجارب في بيئة مختبرية، ولكن إذا كان سيتم استخدامه تجارياً، فسيحتاجون إلى إيجاد عملية تصنيع أكثر كفاءة وأقل تكلفة.

لا تزال تصنيع النيوبات الليثيوم في مرحلة الطفولة، ويجب تحسين الجانب المالي.

عمل الفريق على البحث جنبًا إلى جنب مع المؤلفين المشاركين جينغوي لينغ ومينغشيو لي ويانغ هي من قسم الهندسة الكهربائية والحاسوبية. وشمل المشروع أيضًا جيريمي ستافا من معهد البصريات.