Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad de Macquarie ha demostrado un nuevo enfoque para convertir la luz láser ordinaria en luz cuántica genuina.

Su enfoque utiliza películas de nanómetros de espesor hechas de arseniuro de galio, que es un material semiconductor ampliamente utilizado en células solares. Colocan las películas delgadas entre dos espejos para manipular los fotones entrantes.

Los fotones interactúan con pares de agujeros de electrones en el semiconductor, formando nuevas partículas quiméricas llamadas polaritones que tienen propiedades tanto de los fotones como de los pares de electrones y huecos. Los polaritones decaen después de unos picosegundos, y los fotones que liberan exhiben firmas cuánticas distintas.

La investigación de los equipos se publicó durante la noche en la revista. Materiales de la naturaleza .

Si bien estas firmas cuánticas son débiles en este momento, el trabajo abre una nueva vía para producir fotones individuales bajo demanda.

"La capacidad de producir fotones individuales bajo demanda es muy importante para futuras aplicaciones en comunicación cuántica y procesamiento óptico de información cuántica," ", dice el profesor asociado Thomas Volz del Departamento de Física y Astronomía y autor principal del artículo". Piense en un cifrado irrompible, ordenadores superrápidos, chips de computadora más eficientes o incluso transistores ópticos con un consumo de energía mínimo ".

Actualmente, los emisores de fotones únicos se crean típicamente mediante ingeniería de materiales, donde el material en sí se ensambla de tal manera que se incorpora el comportamiento "cuántico".

Pero este enfoque estándar enfrenta serias limitaciones a escalas cada vez más pequeñas porque producir emisores de fotón único idénticos mediante ingeniería de materiales puros es extremadamente desafiante.

"Esto significa que nuestro enfoque podría ser mucho más adecuado para una ampliación masiva, una vez que podamos aumentar la fuerza de las firmas cuánticas que estamos produciendo. Podríamos ser capaces de hacer emisores cuánticos idénticos a partir de semiconductores mediante ingeniería de nanoestructura de fotones, en lugar de por ingeniería de materiales directos, "dice el Dr. Guillermo Muñoz Matutano, también de Macquarie y autor principal del artículo.

"Si bien las aplicaciones del mundo real aún están bastante lejos, Nuestro artículo describe un hito importante que la comunidad de polariton en particular ha estado esperando durante los últimos diez o quince años. El régimen en el que los polaritones interactúan con tanta fuerza que pueden imprimir firmas cuánticas en fotones no se ha accedido hasta la fecha y abre un campo de juego completamente nuevo para los investigadores en el campo. "dice Thomas.