Op het gebied van de kwantumfysica is het controleren van licht op kwantumniveau cruciaal voor de vooruitgang van kwantumtechnologieën. Een team van onderzoekers van de Technische Universiteit van München (TUM) en de Ludwig Maximilian Universiteit van München (LMU) heeft een belangrijke doorbraak bereikt door voor het eerst het concept van kwantumreservoirtechniek te realiseren. Hierdoor kunnen ze twee onafhankelijke kwantumlichtbronnen tegelijkertijd besturen in plaats van één. De bevindingen zijn gepubliceerd in Nature Communications.

Kwantumlichtbronnen zenden fotonen uit in een kwantumsuperpositie, een fundamentele eigenschap die wordt gebruikt in verschillende kwantumtechnologieën zoals kwantumcomputers, cryptografie en communicatie. Het beheersen van deze bronnen is echter een aanzienlijke uitdaging gebleken.

Het onderzoeksteam, onder leiding van professor Philipp Strack, liet zich inspireren door de fysica van de gecondenseerde materie en de kwantumveldentheorie om deze hindernis te overwinnen. Ze integreerden het concept van een gestructureerd reservoir, bekend als een 'engineered quantum reservoir', om kwantumreservoirtechniek te realiseren.

Het kunstmatige kwantumreservoir fungeert als een externe omgeving die interageert met de lichtbronnen. Door de eigenschappen van deze omgeving zorgvuldig af te stemmen, konden de onderzoekers het kwantumgedrag van de lichtbronnen beïnvloeden. Hierdoor konden ze de emissie van afzonderlijke fotonen uit twee onafhankelijke kwantumlichtbronnen tegelijkertijd controleren, wat nog nooit eerder was bereikt.

"Kwantumreservoirtechniek biedt een revolutionaire aanpak voor het met grote precisie en efficiëntie besturen van kwantumsystemen", zegt dr. Stephan Mohr van het Walter Schottky Instituut. "Deze doorbraak biedt een enorm potentieel voor het bevorderen van kwantumtechnologieën en maakt de weg vrij voor nieuwe toepassingen op het gebied van kwantumoptica en kwantuminformatieverwerking."

De resultaten vertegenwoordigen een belangrijke mijlpaal op het gebied van de kwantumfysica en demonstreren het potentieel van kwantumreservoirtechniek voor het besturen van meerdere kwantumsystemen. Dit opent nieuwe wegen voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van kwantumtechnologieën, die naar verwachting een revolutie teweeg zullen brengen op verschillende gebieden, van communicatie en computergebruik tot detectie en beeldvorming.