Ερευνητές από το Ινστιτούτο Max Planck για την Επιστήμη του Φωτός και το Πανεπιστήμιο Leibniz του Ανόβερου πέτυχαν για πρώτη φορά ισχυρή σύζευξη μεταξύ φωτός και ακουστικών δονήσεων μεγάλης διάρκειας μέσα σε μια οπτική ίνες.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics, ανοίγει νέους δρόμους για την ανάπτυξη τεχνολογιών κβαντικής επεξεργασίας σήματος, αξιοποιώντας υποδομές που ήδη υποστηρίζουν τον πυρήνα των παγκόσμιων τηλεπικοινωνιών.
Η υπέρβαση του περιορισμού της διαδρομής
Οι μηχανικές και ακουστικές δονήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή σημάτων μεταξύ διαφορετικών συχνοτήτων, από οπτικές έως μικροκυματικές, προσφέροντας παράλληλα ένα μέσο αποθήκευσης και προσωρινής αποθήκευσης πληροφοριών χάρη στη χαμηλή ταχύτητα διάδοσης του ήχου.
Ωστόσο, η επίτευξη της λεγόμενης κατάστασης ισχυρής σύζευξης -όπου η κβαντική πληροφορία ανταλλάσσεται ταχύτερα από την απώλεια συνοχής (decoherence)- αποτελούσε μέχρι πρότινος πρόκληση.
Μέχρι σήμερα, η ισχυρή σύζευξη επιτυγχανόταν σε οπτικές κοιλότητες που λειτουργούν σαν «πίστες αγώνων», όπου το φως περιστρέφεται εκατομμύρια φορές για να αλληλεπιδράσει με τις δονήσεις.
Αντίθετα, η διάδοση του φωτός σε μια οπτική ίνες μοιάζει με κίνηση σε «αυτοκινητόδρομο», όπου το σήμα περνάει από τα εμπόδια μόνο μία φορά, καθιστώντας την επίτευξη ισχυρής σύζευξης σε μία μόλις διέλευση εξαιρετικά δύσκολη.
Καινοτόμος μέτρηση και μελλοντικές προοπτικές
Αξιοποιώντας το φαινόμενο της διεγερμένης σκέδασης Brillouin σε χαμηλές θερμοκρασίες κρυογονείας 4 Kelvin, η ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση της Birgit Stiller κατάφερε να δημιουργήσει ισχυρές αλληλεπιδράσεις φωτός και ήχου χωρίς τη χρήση οπτικού ή μηχανικού αντηχείου.
Μέσω μιας νέας τεχνικής μέτρησης, οι επιστήμονες εντόπισαν ένα χαρακτηριστικό κενό στο φασματικό σήμα -ένδειξη αποφυγής διασταύρωσης (avoided crossing)- το οποίο παρατηρείται συνήθως μόνο σε διατάξεις αντηχείων.
Το επίτευγμα αυτό όχι μόνο διευκολύνει την αξιοποίηση των οπτικών ινών ως πλατφόρμας κβαντικών αλληλεπιδράσεων, αλλά προσφέρει επίσης ένα νέο μέσο για τη μελέτη των κβαντικών ιδιοτήτων σε μαζικά αντικείμενα.
