El entrelazamiento cuántico, o lo que Albert Einstein alguna vez denominó "acción espeluznante a distancia", ocurre cuando dos partículas cuánticas están conectadas entre sí, incluso cuando están separadas por millones de millas. Cualquier observación de una partícula afecta a la otra comosi se estuvieran comunicando entre sí. Cuando este entrelazamiento involucra fotones, surgen posibilidades interesantes, incluido el entrelazamiento de las frecuencias de los fotones, cuyo ancho de banda se puede controlar.
Investigadores de la Universidad de Rochester han aprovechado este fenómeno para generar un ancho de banda increíblemente grande mediante el uso de un dispositivo nanofotónico de película delgada que describen en Cartas de revisión física .
El avance podría conducir a :
- Sensibilidad y resolución mejoradas para experimentos en metrología y detección, que incluyen espectroscopía, microscopía no lineal y tomografía de coherencia óptica cuántica
- codificación dimensional más alta de información en redes cuánticas para procesamiento de información y comunicaciones
"Este trabajo representa un gran avance en la producción de entrelazamiento cuántico de banda ultraancha en un chip nanofotónico", dice Qiang Lin, profesor de ingeniería eléctrica e informática. "Y demuestra el poder de la nanotecnología para desarrollar futuros dispositivos cuánticos para la comunicación, la computación,y sintiendo, "
No más compensaciones entre ancho de banda y brillo
Hasta la fecha, la mayoría de los dispositivos utilizados para generar entrelazamientos de luz de banda ancha han recurrido a dividir un cristal a granel en pequeñas secciones, cada una con propiedades ópticas ligeramente variables y cada una de las cuales genera diferentes frecuencias de los pares de fotones. Luego, las frecuencias se suman para darun ancho de banda mayor.
"Esto es bastante ineficiente y tiene un costo de brillo reducido y pureza de los fotones", dice el autor principal Usman Javid, estudiante de doctorado en el laboratorio de Lin. En esos dispositivos, siempre habrá una compensación entre el ancho de banda yel brillo de los pares de fotones generados, y uno tiene que elegir entre los dos. Hemos eludido por completo esta compensación con nuestra técnica de ingeniería de dispersión para obtener ambos: un ancho de banda récord con un brillo récord ".
El dispositivo nanofotónico de niobato de litio de película delgada creado por el laboratorio de Lin utiliza una única guía de ondas con electrodos en ambos lados. Mientras que un dispositivo a granel puede tener milímetros de ancho, el dispositivo de película delgada tiene un grosor de 600 nanómetros, más de un millónveces más pequeño en su área de sección transversal que un cristal a granel, según Javid. Esto hace que la propagación de la luz sea extremadamente sensible a las dimensiones de la guía de ondas.
De hecho, incluso una variación de unos pocos nanómetros puede provocar cambios significativos en la velocidad de fase y grupo de la luz que se propaga a través de ella. Como resultado, el dispositivo de película delgada de los investigadores permite un control preciso sobre el ancho de banda en el que el parEl proceso de generación coincide con el impulso. "Luego, podemos resolver un problema de optimización de parámetros para encontrar la geometría que maximice este ancho de banda", dice Javid.
El dispositivo está listo para implementarse en experimentos, pero solo en un entorno de laboratorio, dice Javid. Para poder usarse comercialmente, se necesita un proceso de fabricación más eficiente y rentable. Y aunque el niobato de litio es un material importante paratecnologías basadas en la luz, la fabricación de niobato de litio está "todavía en su infancia, y llevará algún tiempo madurar lo suficiente como para tener sentido financiero", dice.
Otros colaboradores incluyen a los coautores Jingwei Ling, Mingxiao Li y Yang He del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, y Jeremy Staffa del Instituto de Óptica, todos ellos estudiantes de posgrado. Yang He es un investigador postdoctoral.
La Fundación Nacional de Ciencias, la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ayudaron a financiar la investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Original escrito por Bob Marcotte. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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