Zdroj provázaných fotonů s rekordně vysokou účinností a jednoduchou výrobou vyvinuli vědci ze Stockholmu, Würzburgu, Bristolu, Olomouce a Oldenburgu, kteří spojili své výzkumné kapacity v evropském projektu QuantERA HYPER-U-P-S. Výsledky jejich vědecké práce najdou uplatnění v moderních komunikačních sítích a kvantových počítačích, jejichž fungování je založeno na využití provázaných fotonů. Výsledky odborné práce mezinárodního týmu vědců publikoval časopis Physical Review Letters.
Kontrola světla na úrovni základních částic – fotonů umožňuje nahlédnout do zákonů kvantové fyziky a přináší značný aplikační potenciál. Jádrem odlišnosti od klasické fyziky je tzv. kvantová provázanost. Zdroje provázaných fotonů jsou klíčovým prvkem kvantových technologií. Zejména moderní metody této komunikace jsou závislé na schopnosti připravit kvantově provázané fotony a distribuovat je mezi více příjemců.
„Provázané fotony lze generovat pomocí kvantových teček, avšak zajištění vysoké účinnosti, s níž jsou fotony vedeny z kvantové tečky do sběrné optiky, zůstává otevřenou výzvou. Dosažení tohoto cíle vyžaduje použití širokopásmových fotonických struktur, které mohou účinně extrahovat fotony s různými vlnovými délkami,“ uvedl Miroslav Ježek z katedry optiky.
Vědci se proto zaměřili na sloupcové mikrorezonátory, které jsou jednoduché na výrobu a lze je snadno sladit s kvantovými tečkami. „Silným potlačením emise do jiných než rezonátorových módů jsme dosáhli sběrné účinnosti cca 70 procent, kterou bude možné poměrně přímočaře zvýšit na více než 80 procent,“ shrnul základní princip Radim Hošák, který v rámci doktorského studia na katedře optiky absolvoval výzkumnou stáž ve Stockholmu u koordinátorky projektu Any Predojević.
Vysoce účinný zdroj provázaných fotonů je vyústěním tříletého společného projektu HYPER-U-P-S v rámci H2020 výzvy QuantERA, na jehož financování se podílela Evropská Unie a Ministerstvo školství ČR. „Důležitou roli v mobilitě studentů, především stáží Josefa Hlouška a Radima Hošáka na Stockholmské univerzitě, sehrály i projekty Interní grantové agentury UP, projekt Mobility, Nadační fond UP a také podpora katedry optiky PřF UP. Výzkum modelování a měření kvantových systémů by nebyl možný bez podpory Grantové agentury ČR,“ dodal Miroslav Ježek.
Další informace
– projekt QuantERA HYPER-U-P-S
– Laboratoř kvantové optiky katedry optiky PřF UP
– odborný článek v časopise Physical Review Letters