O szczegółach ich dokonań czytamy na łamach Nature Materials. Wykorzystany w czasie eksperymentów rodzaj fotonów był do tej pory nie tylko trudny do stworzenia, ale i kontrolowania. Na szczęście udało się to zmienić, co było możliwe dzięki ułożeniu dwóch różnych materiałów o bardzo małej grubości w celu polaryzacji fotonów w przewidywalny sposób.
Czytaj też: Wzbudzenie kwantowe, jakiego jeszcze nie obserwowano. Naukowcy uwiecznili egzotyczny stan
Według członków zespołu badawczego monowarstwowy półprzewodnik może emitować kołowo spolaryzowane światło bez pomocy zewnętrznego pola magnetycznego. Do tej pory podobny efekt uzyskiwano wyłącznie z użyciem silnych pól magnetycznych wytwarzanych przez dużych rozmiarów magnesy nadprzewodzące. Do realizacji tego celu stosowano sprzężenie emiterów kwantowych z wysoce złożonymi nanoskalowymi strukturami fotonicznymi bądź poprzez wprowadzanie spolaryzowanych spinowo nośników do emiterów kwantowych.
Wykorzystując pojedyncze fotony do kodowania informacji naukowcy mogliby stworzyć internet kwantowy cechujący się wysokim stopniem bezpieczeństwa
Nowe podejście jest z kolei kuszące między innymi ze względu na jego niezawodność oraz możliwość taniej produkcji. Do kodowania informacji dochodzi za sprawą stanu polaryzacji, co jest bardzo istotne z punktu widzenia kryptografii kwantowej czy komunikacji. Jako że proponowana metoda łączy w sobie tworzenie fotonów oraz prowadzenie polaryzacji, to możemy mówić o urządzeniu typu 2 w 1.
Jak w ogóle doszło do przełomu? Członkowie zespołu badawczego wykorzystali mikroskopię sił atomowych do stworzenia serii wgłębień na stosie materiałów. Ten składał się z warstwy półprzewodnika z diselenku wolframu ułożonej na grubszej warstwie półprzewodnika magnetycznego z trisiarczku niklu i fosforu. Wgłębienia miały około 400 nanometrów średnicy.
Czytaj też: Fale na Ziemi zachowują się w zadziwiający sposób. Fizyka kwantowa nareszcie dostarczyła wyjaśnień
W toku obserwacji okazało się, że struktury te prowadziły do sytuacji, w której diselenek wolframu emitował fotony. Co więcej, wpływały one na właściwości magnetyczne dolnego materiału w taki sposób, że nadały emitowanym fotonom tzw. polaryzację kołową. Dzięki dalszym postępom naukowcy chcieliby wykorzystać czynniki elektryczne lub mikrofalowe do kodowania informacji kwantowych w strumieniu fotonów. Poza tym tzw. falowody mogłyby posłużyć do uzyskania sprzężenia strumienia fotonów, tworząc obwody fotoniczne. W przyszłości powinno to doprowadzić do powstania wysoce bezpiecznego internetu kwantowego.
