Momenteel worden kwantumfotonenbronnen regelmatig offline gehaald om te worden getest en aangepast met behulp van een interferometer. Dit vereist het meerdere keren vergelijken van fotonen met verschillende configuraties, een proces dat tijdrovend is en relatief omvangrijke apparatuur vereist die geschikt is voor de verschillende fysieke opstellingen.

Real-time analyse van de niet-onderscheidbaarheid van fotonen die kan worden uitgevoerd binnen een apparaat terwijl het in werking is, zou de precisie van kwantumtechnologieën kunnen verbeteren.

Onderzoekers van TMOS, het ARC Center of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, hebben een nieuw apparaat ontworpen en gedemonstreerd dat een ultradun metasurface gebruikt om alle noodzakelijke metingen in één keer uit te voeren. Het werk werd gerapporteerd in Optica .

Co-hoofdauteur Jihua Zhang zegt:"Deze multipoort-interferometer met metasurface kan in één opname bepalen of de eigenschappen van een fotonpaar identiek zijn. Er zijn geen meerdere metingen nodig met behulp van fase- of tijdvertragingen, omdat de multipoortstructuur ervoor zorgt dat het apparaat kan werken metingen gelijktijdig Dit maakt realtime en nauwkeurige karakterisering mogelijk."

Een essentieel voordeel is dat deze multipoort-interferometer uit één element bestaat, wat niet alleen de afmetingen verkleint, maar hem ook ultrastabiel maakt in vergelijking met eerdere multipoort-interferometers in de optische opstelling in de vrije ruimte.

Het gebruik van meta-optica verlaagt de omvang, het gewicht en het vermogen van het apparaat verder, evenals de productiekosten. Platte optica, zoals meta-optica bekend is geworden, is de sleutel tot het miniaturiseren van optische systemen, wat op zijn beurt zal leiden tot de miniaturisering van apparaten die we dagelijks gebruiken. Het

Co-hoofdauteur Jinyong Ma zegt:"We hebben een statisch, diëlektrisch metasurface-rooster gemaakt zonder herconfigureerbare elementen. Het rooster is ontworpen met behulp van multi-factor topologie-optimalisatie, wat in wezen het oppervlaktepatroon aanpast zodat het op een specifieke manier met licht interageert. Na succesvolle simulaties, fabricage en een eenmalige kalibratie konden we met succes de gelijkenis van de ruimtelijke modus, polarisatie en spectra van de fotonen karakteriseren."

Hoofdonderzoeker Andrey Sukhorukov, die het onderzoek leidt van de Australian National University, zegt:"Het succes van onze experimentele proeven suggereert dat het werk verder zou kunnen worden ontwikkeld om ook de onderscheidbaarheid van andere fotoneigenschappen te meten, zoals het orbitale impulsmoment. ondersteunen ultracompacte en energiezuinige optische elementen die bijzonder geschikt zouden zijn voor draagbare en op satellieten gebaseerde kwantumfotonische technologieën in de vrije ruimte."