Om de eigenschappen van de kwantumfysica technologisch te benutten, kwantumobjecten en hun interactie moeten nauwkeurig worden gecontroleerd. Vaak, dit gebeurt met behulp van licht. Onderzoekers van de Universiteit van Innsbruck en het Institute of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen hebben nu een methode ontwikkeld om kwantumstralers individueel aan te pakken met behulp van op maat gemaakte lichtpulsen. "Het is niet alleen belangrijk om de status van de emitters individueel te controleren en af ​​te lezen, " zegt Oriol Romero-Isart, "maar ook om dat te doen terwijl je het systeem zo ongestoord mogelijk laat." Samen met Juan Jose Garcia-Ripoll (IQOQI visiting fellow) van het Instituto de Fisica Fundamental in Madrid, De onderzoeksgroep van Romero-Isart heeft nu onderzocht hoe specifiek gemanipuleerde pulsen kunnen worden gebruikt om licht op een enkele kwantumstraler te richten.

Zelfcomprimerende lichtpuls

"Ons voorstel is gebaseerd op getjilpeerde lichtpulsen, " legt Silvia Casulleras uit, eerste auteur van het onderzoeksartikel. "De frequentie van deze lichtpulsen is tijdsafhankelijk." Dus, vergelijkbaar met het getjilp van vogels, de frequentie van het signaal verandert in de tijd. In structuren met bepaalde elektromagnetische eigenschappen, zoals golfgeleiders, planten de frequenties zich met verschillende snelheden voort. "Als u de beginvoorwaarden van de lichtpuls correct instelt, de puls comprimeert zichzelf op een bepaalde afstand, " legt Patrick Maurer van het team van Innsbruck uit. "Een ander belangrijk onderdeel van ons werk was om aan te tonen dat de puls de controle van individuele kwantumstralers mogelijk maakt." Deze benadering kan worden gebruikt als een soort afstandsbediening om aan te pakken, bijvoorbeeld, individuele supergeleidende kwantumbits in een golfgeleider of atomen in de buurt van een fotonisch kristal.

Breed scala aan toepassingen

In hun werk, nu gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , de wetenschappers laten zien dat deze methode niet alleen werkt met licht of elektromagnetische pulsen, maar ook met andere golven zoals roosteroscillaties (fononen) of magnetische excitaties (magnonen). De onderzoeksgroep onder leiding van de Innsbruck experimenteel fysicus Gerhard Kirchmair, wil het concept voor supergeleidende qubits in het laboratorium implementeren in nauwe samenwerking met het team van theoretici.