นักวิจัยใช้ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์เพื่อให้ได้ “อัลตราบรอดแบนด์”

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ได้ใช้ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์เพื่อให้ได้แบนด์วิธที่มากอย่างไม่น่าเชื่อ พวกเขาได้ทำสิ่งนี้โดยใช้อุปกรณ์นาโนโฟโตนิกส์ที่มี 薄膜

วิธีการใหม่นี้อาจนำไปสู่การเพิ่มความไวและความละเอียดในการทดลองในด้านการวัดและตรวจจับ รวมทั้งการเข้ารหัสข้อมูลในเครือข่ายควอนตัมสำหรับการประมวลผลและการสื่อสารข้อมูล

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters.

ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์

ควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคควอนตัมสองอนุภาคเชื่อมต่อกัน ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้แม้เมื่อพวกมันอยู่ห่างจากกันมาก ความสังเกตของอนุภาคหนึ่งจะส่งผลต่ออีกอนุภาคหนึ่ง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพวกมันสื่อสารกัน

เมื่อโฟตอนเข้ามาเกี่ยวข้องและเกิดควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์ จะมีความเป็นไปได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น ความถี่ของโฟตอนสามารถเกิดควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์และแบนด์วิธสามารถควบคุมได้

Qiang Lin เป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์

“งานนี้เป็นการกระโดดหนึ่งใหญ่ในการผลิตควอนตัมเอ็นแทงเกิลเมนต์ที่มีแบนด์วิธกว้างมากบนชิปนาโนโฟโตนิกส์” Lin กล่าว “และแสดงให้เห็นถึงพลังของเทคโนโลยีนาโนสำหรับการพัฒนาเครื่องควอนตัมในอนาคตสำหรับการสื่อสาร การประมวลผล และการตรวจจับ”

บรอดแบนด์เอ็นแทงเกิลเมนต์ของแสง

อุปกรณ์ปัจจุบันมักจะพึ่งพาการแบ่งคริสตัลที่มีขนาดใหญ่ thànhส่วนเล็กๆ เพื่อสร้างบรอดแบนด์เอ็นแทงเกิลเมนต์ของแสง แต่ละส่วนจะมีคุณสมบัติทางแสงเล็กน้อยและสร้างความถี่ที่แตกต่างกันของโฟตอนคู่ โดยการรวมความถี่เหล่านี้เข้าด้วยกัน จะสามารถบรรลุแบนด์วิธที่กว้างขึ้นได้

Usman Javid เป็นนักศึกษาระดับ博士ในห้องปฏิบัติการของ Lin และเป็นผู้เขียนบทความหลัก

“สิ่งนี้ไม่มีประสิทธิภาพและต้องเสียค่าใช้จ่ายในการลดความสว่างและความบริสุทธิ์ของโฟตอน” Javid กล่าว “จะมีการแลกเปลี่ยนระหว่างแบนด์วิธและความสว่างของโฟตอนคู่ที่สร้างขึ้นเสมอ และเราต้องเลือกระหว่างสองสิ่งนี้ เราได้หลีกเลี่ยงการแลกเปลี่ยนนี้ด้วยเทคนิคการออกแบบการกระจายเพื่อให้ได้ทั้งสองสิ่ง: แบนด์วิธที่กว้างที่สุดและความสว่างที่สูงสุด”

อุปกรณ์นาโนโฟโตนิกส์ที่พัฒนาใหม่ซึ่งทำจากลิเทียมไนโอบेटมี 薄膜 และมีแม่เหล็กไฟฟ้าบน cảสองด้าน ในขณะที่อุปกรณ์แบบคริสตัลที่มีขนาดใหญ่สามารถมีขนาดหลายมิลลิเมตร อุปกรณ์ 薄膜นี้มีขนาดเพียง 600 นาโนเมตร ซึ่งทำให้มีขนาดเล็กกว่าพื้นที่ตัดขวางของคริสตัลที่มีขนาดใหญ่หลายล้านครั้ง ทำให้การแพร่กระจายของแสงเป็นไปอย่างมากที่มีต่อขนาดของคลื่น

สามารถมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญต่อเฟสและความเร็วของกลุ่มของแสงที่แพร่กระจายผ่านอุปกรณ์ โดยการเปลี่ยนแปลงเพียงไม่กี่นาโนเมตรเท่านั้น เนื่องจากสิ่งนี้ อุปกรณ์จึงช่วยให้สามารถควบคุมแบนด์วิธที่กระบวนการสร้างคู่โฟตอนถูกจับคู่โมเมนตัม

“เราสามารถแก้ปัญหาในการหาค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มแบนด์วิธให้สูงสุด” Javid กล่าว

การนำอุปกรณ์ไปใช้

ทีมงานมีอุปกรณ์พร้อมที่จะนำไปใช้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่หากต้องการใช้ในเชิงพาณิชย์ พวกเขาจะต้องคิดค้นกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพและราคาถูกกว่า

การผลิตลิเทียมไนโอบेटยังคงอยู่ในช่วงแรก และด้านการเงินต้องได้รับการปรับปรุง

ทีมงานได้ทำงานวิจัยร่วมกับ Jingwei Ling, Mingxiao Li และ Yang He จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ โครงการนี้ยังรวมถึง Jeremy Staffa จากสถาบัน Optics