Forskare från Eindhovens tekniska universitet kan nu för första gången fjärrstyra en miniatyrljuskälla i tidsskalor på 200 biljondels sekund. De publicerade resultaten i september 2014 i onlinetidskriften Naturens nanoteknik . Fysiker från Photonics and Semiconductor Nanophysics-gruppen i Eindhoven, under ledning av prof. Andrea Fiore, har utvecklat ett sätt att fjärrstyra ljuskällorna i nanoskala på en extremt kort tidsskala. Dessa ljuskällor behövs för att kunna överföra kvantinformation.

Forskarna etsade en fotonisk kristall runt flera kvantpunkter i ett halvledarskikt. Kvantprickar är små strukturer som spontant avger ljus som en konsekvens av atomära processer. Om en kort laserpuls avfyras mot den fotoniska kristallen, dess brytningsindex modifieras och kvantpunkten upplever en förändring i det elektromagnetiska fältet runt den. Denna förändring kan påskynda eller bromsa ljusemissionen punktvis. Så snart brytningsindex återställer sitt vanliga värde, punkten avger ljus igen på normalt sätt.

Ultrakort ljusblixt

Med denna teknik kan den spontana ljusemissionen från punkten slås på och av efter behag. Det mest slående med denna metod är att ljusblixtens varaktighet kan göras avsevärt kortare än den naturliga livslängden för en sådan punkt som en ljuskälla. I den aktuella artikeln beskriver forskarna ett experiment där ljuspulsen var 200 pikosekunder (biljondels sekund) lång. Baserat på den bakomliggande teorin, forskarna räknar med att kunna göra dessa ljuspulser ytterligare en faktor tio kortare. Vidare, forskarna visade att ljuskällans emission kunde styras med hjälp av en laserpuls på ett relativt stort avstånd från källan.

Kvantinformation

Detta resultat är viktigt för överföring av kvantinformation, till exempel. Detta kräver ljuskällor som kan avge enskilda fotoner (ljuspartiklar). Att kunna kontrollera tidsberoende egenskaper hos dessa fotoner är viktigt för utbytet av kvantinformation mellan olika parter. Metoden som nu föreslås för fjärrstyrning av ljuskällan gör detta möjligt utan att påverka de emitterade fotonernas andra egenskaper.