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Mezcla precisa de luz y sonido

Científicos de un equipo de investigación polaco-alemán de la Universidad Técnica de Wrocław, las Universidades de Augsburg y Münster, así como de Munich, han logrado crear nanoescala ondas sonoras con Cuantos de luz para mezclar. Para su investigación, cuyos resultados acaban de publicarse en la reconocida revista especializada óptica se publicaron, utilizaron un átomo artificial que convierte las oscilaciones de las ondas sonoras en cuantos de luz individuales con una precisión sin precedentes. Fotones - se convierte.

Ondas de luz y sonido forman la base de las modernas tecnologías de la comunicación. La luz se utiliza para transmitir datos a través de la red global de fibra óptica. Y los dispositivos que utilizan ondas sonoras se utilizan para la comunicación inalámbrica entre enrutadores, tabletas o teléfonos inteligentes. Estas dos tecnologías clave ahora deben adaptarse a la era venidera de la comunicación cuántica. Las llamadas tecnologías cuánticas híbridas son la clave aquí.

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Las tecnologías cuánticas híbridas combinan luz y sonido

Combinan diferentes Sistemas cuánticosaprovechando las ventajas únicas de cada sistema al tiempo que empuja sus límites. Estan en esta area Vibraciones de celosía de cristal particularmente prometedor, explica el profesor Hubert Krenner, que dirige la investigación en la Universidad de Augsburg. Agrega que los fonones, como los físicos, hacen esto Vibraciones literalmente estirar y comprimir cada objeto incrustado en el cristal y así cambiar sus propiedades físicas.

En su investigación, los científicos utilizan ondas acústicas de superficie en la escala nanométrica, que son un solo átomo artificial, un llamado Punto cuánticoEn nuestras simulaciones, pudimos reproducir los espectros medidos en Augsburgo casi a la perfección incorporando ondas sonoras a nanoescala en nuestro modelo, como si fuera un rayo láser fonónico. Los resultados presentados son un hito en el desarrollo de híbridos Tecnologías cuánticas, porque un punto cuántico envía cuantos de luz individuales, los llamados Fotones, que están sincronizados con precisión por una onda de sonido ", dice un encantado Dr. Daniel Wigger, quien como miembro NAWA-ULAM en la Universidad de Münster y la Universidad Técnica de Wrocław investiga el acoplamiento entre puntos cuánticos y fonones.

Dr. Matthias Weiß, por su parte, quien hizo su doctorado en el Instituto de Física de Augsburgo, agrega que es fascinante que las líneas espectrales del Puntos cuánticos son tan extremadamente afilados. Entonces pudimos observar cómo la baja energía de un solo fonón reduce la Línea espectral de un punto cuántico, explica el Dr. Matthias White.

Porciones más pequeñas de energía

El equipo de investigación ha dado otro importante paso adelante. Los científicos utilizaron un segundo Onda de sonido con otro frecuencia. Aparecieron nuevas líneas espectrales en el espectro del punto cuántico, que corresponden a la suma o diferencia de las frecuencias de las dos ondas sonoras. El profesor Hubert Krenner señala que este fenómeno se conoce como mezcla de ondas en la óptica durante décadas.

Los punteros láser utilizan este proceso para generar luz verde. Hay láseres en nuestro trabajo ondas sonorasque estamos con Cuantos de luz mezcla, dice el profesor Hubert Krenner, quien encuentra impresionante la precisión de este fenómeno.

Dr. Matthias Weiß agrega que los científicos cuando establecieron la frecuencia de uno de los dos ondas sonoras cambiado en una billonésima, observó que el espectro oscila como se predijo con un período de aproximadamente medio día. El punto cuántico en sí mismo representa el llamado Qubit representa, una unidad fundamental en la computación cuántica.

Dr. Mientras tanto, Daniel Wigger señala que los investigadores están utilizando el Punto cuántico en el modelo como Qubit que está modulado por una onda de sonido. Además, no tuvieron que hacer suposiciones. Los investigadores creen que el acuerdo excepcional entre los cálculos y los resultados experimentales demuestra que su modelo muy general describe con precisión todas las propiedades clave. Por lo tanto, también debería aplicarse a muchos otros Implementaciones de Qubit ser aplicable.

Publicado en óptica