Natuurkundigen van Paderborn University hebben een nieuw concept ontwikkeld voor het genereren van individuele fotonen - kleine lichtdeeltjes waaruit elektromagnetische straling bestaat - met op maat gemaakte eigenschappen, waarvan de gecontroleerde manipulatie van fundamenteel belang is voor fotonische kwantumtechnologieën. De bevindingen zijn nu gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

Professor Artur Zrenner, hoofd van de onderzoeksgroep "nanostructuur opto-elektronica", legt uit hoe op maat gemaakte gewenste toestanden tot nu toe een uitdaging vormden:"Overeenkomende bronnen zijn meestal gebaseerd op lichtemissies van individuele halfgeleider-kwantumemitters, die de fotonen genereren. Hier zijn de eigenschappen van de uitgezonden fotonen worden bepaald door de vaste eigenschappen van de kwantumemitter en kunnen daarom niet met volledige flexibiliteit worden gecontroleerd."

Om het probleem te omzeilen, hebben de wetenschappers een volledig optische, niet-lineaire methode ontwikkeld om de emissie van enkelvoudige fotonen aan te passen en te beheersen. Op basis van dit concept demonstreren ze lasergestuurde energie-afstemming en polarisatiecontrole van fotonen (d.w.z. de lichtfrequentie en richting van oscillatie van elektromagnetische golven).

Professor Stefan Schumacher, een fysicus uit Paderborn die ook bij het onderzoek betrokken was, zegt dat ze "een lasergestuurd down-conversieproces hebben gecreëerd van een aangeslagen toestand van de halfgeleider-quantumemitter naar een virtuele tussentoestand, wat leidde tot een enkele fotonemissie ."

Zrenner is van mening dat de bevindingen een belangrijke stap zijn in de richting van op maat gemaakte enkelvoudige fotonenemissie van een fotonisch kwantumsysteem op basis van kwantumoptische principes. + Verder verkennen

Generatie van licht in een fotongetal-quantumsuperpositie