Des physiciens de l’Université de Paderborn ont développé un nouveau concept pour générer des photons individuels – de minuscules particules de lumière qui composent le rayonnement électromagnétique – avec des propriétés sur mesure, dont la manipulation contrôlée est d’une importance fondamentale pour les technologies quantiques photoniques. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue Communication Nature.
Le professeur Artur Zrenner, chef du groupe de recherche « nanostructure optoélectronique », explique à quel point les états souhaités sur mesure ont jusqu’à présent posé un défi : « Les sources correspondantes sont généralement basées sur les émissions lumineuses d’émetteurs quantiques à semi-conducteurs individuels, qui génèrent les photons. Ici, les propriétés des photons émis sont définis par les propriétés fixes de l’émetteur quantique, et ne peuvent donc pas être contrôlés avec une flexibilité totale. »
Pour contourner le problème, les scientifiques ont développé une méthode entièrement optique et non linéaire pour adapter et contrôler les émissions de photons uniques. Sur la base de ce concept, ils démontrent le réglage de l’énergie guidé par laser et le contrôle de la polarisation des photons (c’est-à-dire la fréquence de la lumière et la direction d’oscillation des ondes électromagnétiques).
Le professeur Stefan Schumacher, un physicien de Paderborn qui a également participé à l’étude, dit qu’ils « ont créé un processus de conversion descendante contrôlé par laser d’un état excité de l’émetteur quantique à semi-conducteur à un état intermédiaire virtuel, ce qui a conduit à l’émission d’un seul photon . »
Zrenner pense que les découvertes marquent une étape importante vers l’émission personnalisée de photons uniques à partir d’un système quantique photonique basé sur les principes de l’optique quantique.
B. Jonas et al, Down-conversion non linéaire dans un seul point quantique, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-28993-3
Fourni par Universität Paderborn