Жидкокристаллический источник пар фотонов открывает путь к новому поколению квантовых источников

Важные новости

Жидкий кристалл источник пар фотонов открывает путь к новому поколению квантовых источников

Установка для генерации пар фотонов в Институте Макса Планка Науки Света. Фото: Таня Чехова

Спонтанное параметрическое понижающее преобразование (SPDC) как источник запутанных фотонов представляет большой интерес для квантовой физики и квантовых технологий, но пока его можно реализовать только в твердых телах.

< р>Исследователи из Института науки о свете Макса Планка (MPL) и Института Йозефа Стефана в Любляне, Словения, впервые продемонстрировали SPDC в жидком кристалле. Результаты, опубликованные в журнале Nature, открывают путь к новому поколению квантовых источников: эффективных и настраиваемых с помощью электрического поля.

Расщепление одного фотона на две части является одним из наиболее полезные инструменты в квантовой фотонике. Он может создавать запутанные пары фотонов, одиночные фотоны, сжатый свет и даже более сложные состояния света, которые необходимы для оптических квантовых технологий. Этот процесс известен как спонтанное параметрическое преобразование с понижением частоты (SPDC).

SPDC глубоко связан с центральной симметрией. Это симметрия относительно точки — например, квадрат центрально симметричен, а треугольник — нет. По своей сути — расщепление одного фотона на два — SPDC нарушает центральную симметрию. Поэтому это возможно только в кристаллах, элементарная ячейка которых центрально асимметрична. SPDC не может произойти в обычных жидкостях или газах, поскольку эти материалы изотропны.

Открывается жидкокристаллический источник пар фотонов путь к новому поколению квантовых источников» /></p>
<p> Профессор Мария Чехова, руководитель исследовательской группы «Квантовое излучение» в своей лаборатории Института науки о свете Макса Планка. Фото: Таня Чехова </p>
<p>Однако недавно исследователи обнаружили жидкие кристаллы, имеющие иную структуру, так называемые сегнетоэлектрические нематические жидкие кристаллы. Несмотря на то, что эти материалы являются текучими, они характеризуются сильным нарушением центральной симметрии. Их молекулы вытянуты, асимметричны и, что самое важное, могут переориентироваться внешним электрическим полем.</p>
<p>Переориентация молекул меняет поляризацию генерируемых пар фотонов, а также скорость генерации. При правильной упаковке образец такого материала может стать очень полезным устройством, поскольку он эффективно производит пары фотонов, его можно легко настраивать с помощью электрического поля и интегрировать в более сложные устройства.</p>
<p>Используя образцы, приготовленные в Институте Йозефа Стефана (Любляна, Словения) из сегнетоэлектрического нематического жидкого кристалла, синтезированного компанией Merck Electronics KGaA, исследователи из Института науки о свете Макса-Планка впервые реализовали SPDC в жидком кристалле. .</p>
<p>Эффективность генерации запутанных фотонов столь же высока, как и в лучших нелинейных кристаллах, таких как ниобат лития, аналогичной толщины. Приложив электрическое поле напряжением всего в несколько вольт, они смогли включать и выключать генерацию пар фотонов, а также изменять поляризационные свойства этих пар. Это открытие положило начало новому поколению квантовых источников света: гибких, настраиваемых и эффективных.</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Виталий Султанов и др., «Настраиваемый запутанный фотон». Генерация пар в жидком кристалле, <i>Природа</i> (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07543-5 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Природа </p>
<p> Предоставлено Институтом науки о свете Макса Планка </р></p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости