В фотонном канале расстояния «туда» и «обратно» неодинаковы

В Институте имени Нильса Бора (Дания) учеными разработан фотонный чип, в который встроен источник света — квантовая точка. Пр попадании на нее луча лазера электроны квантовой точки переходят с одной орбиты на другую и излучают одиночные фотоны, направляемые в фотонный канал. Проблема заключается в том, что фотоны обычно испускаются в обоих направлениях этого канала, что ограничивает эффективность источника света. С ростом сложности и размера схем поиск выхода из этого затруднения становится все более актуальным.

«В нашей работе для решения этой проблемы был разработан новый канал, в котором мы могли контролировать направление посылки фотонов. Это фундаментальное открытие позволяет излучать свет в фотонном чипе таким образом, который ранее не представлялся возможным», — объясняет Петер Лодаль (Peter Lodahl), профессор и руководитель группы Квантовой фотоники Института Нильса Бора.

Как описывается в статье, опубликованной в Nature Nanotechnology, управлять направлением излучения удалось воздействуя на спин электронов квантовой точки магнитным полем. В зависимости от ориентации спина «вниз» или «вверх» испускаемый фотон выбирал одно или противоположное направление.

Это открытие имело еще один неожиданный аспект. Оказалось, что фотон двигается в канале по-разному в зависимости от направления: в одном из них он взаимодействует с квантовой точкой и немного замедляется, как бы проходя более длинное расстояние, чем в обратном направлении. Эта вроде бы небольшая разница открывает новые возможности управления взаимодействием между фотоном и квантовой точкой, важные для разработки квантовых компьютеров.