Η κβαντική φωτονική μπορεί να διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στις μελλοντικές τεχνολογίες, εφόσον αναπτυχθούν τα κατάλληλα υλικά. Νέα μελέτη ανασκόπησης που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Photonics» από επιστήμονες του ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS) εξετάζει τις προοπτικές δημιουργίας προγραμματιζόμενων κβαντικών φωτονικών τσιπ.
Από τις στατικές συσκευές στα πολυλειτουργικά κυκλώματα
Οι ερευνητές Igor Aharonovich, Ken Crozier και Dragomir Neshev τονίζουν ότι η φωτονική προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα, καθώς τα φωτόνια παρουσιάζουν χαμηλή αποσύνδεση και μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες σε πολυδιάστατες κβαντικές καταστάσεις.
Ενώ πολλά εξαρτήματα μπορούν ήδη να ενσωματωθούν σε ένα τσιπ πυριτίου, η κύρια πρόκληση παραμένει η πολυλειτουργικότητα, δηλαδή η δυνατότητα ταυτόχρονης αναδιαμόρφωσης πολλαπλών στοιχείων για την εκτέλεση διαφορετικών διεργασιών.
Συντονισμός πηγών κβαντικού φωτός
Τα προγραμματιζόμενα στοιχεία απαιτούν δυναμικό έλεγχο των πηγών φωτός, ο οποίος περιλαμβάνει τη ρύθμιση της συχνότητας, του πλάτους, της φάσης και της πόλωσης. Ιδιαίτερη προοπτική παρουσιάζουν οι κρύσταλλοι van der Waals, οι οποίοι μπορούν να συντονιστούν μέσω της αλλαγής της διάταξης ή της περιέλιξης των στρωμάτων τους. Μικροσκοπικά ηλεκτρομηχανικά συστήματα επιτρέπουν τη ρύθμιση αυτών των εξαιρετικά λεπτών υλικών, αν και απαιτείται επιπλέον έρευνα για να φτάσουν τη φωτεινότητα και την καθαρότητα των κβαντικών κουκκίδων.
Αναζήτηση ταχύτερης μεταγωγής
Η δυναμική διαμόρφωση των εξαρτημάτων αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για την ανάπτυξη της προγραμματιζόμενης φωτονικής. Οι παραδοσιακές μέθοδοι διαχείρισης είναι ογκώδεις, παρουσιάζουν απώλειες και είναι αργές. Τα δισδιάστατα υλικά (2D materials) προσφέρουν ευελιξία και επιτρέπουν τη μηχανική σχεδίαση σχεδόν κάθε εξαρτήματος ενός μελλοντικού κβαντικού κυκλώματος, παρέχοντας ένα νέο εργαλείο ελέγχου που μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία μεταγωγή και κλιμακωσιμότητα.
