O szczegółach przeprowadzonych badań członkowie międzynarodowego zespołu piszą na łamach Nature Communications. Jak wyjaśniają, mieszanie płynów kwantowych światła i dźwięku prowadzi do powstawania kwazicząstki zwanej fonorytonem. Jest ona kwantem światła, kwantem dźwięku oraz półprzewodnikowego ekscytonu. I choć brzmi to dość skomplikowanie, to najważniejsze są potencjalne korzyści płynące z dotychczasowych dokonań naukowców.
Czytaj też: Kropki kwantowe do niedawna pozostawały jedynie w sferze marzeń. Ostatni przełom nada im nowych zastosowań
A tych jest naprawdę wiele, ponieważ zdaniem samych zainteresowanych w grę wchodzą korzyści w dziedzinie fotoniki, optomechaniki czy komunikacji optycznej. Inspiracją dla autorów był transfer energii między dwoma sprzężonymi oscylatorami. Te ostatnie mogą być fotonicznymi lub elektronicznymi stanami kwantowymi, a do kontroli i zamiany stanów kwantowych są w takich okolicznościach wykorzystywane właściwości silnego sprzężania.
Postępy mogą zaowocować dostępem do jeszcze bardziej zaawansowanych komputerów kwantowych. O ile zazwyczaj działają one z kubitami mikrofalowymi (kilka GHz), tak informacje kwantowe są skutecznie przesyłane za pomocą fotonów bliskiej podczerwieni (100ds THz). Sprawia to, że potrzebny staje się dwukierunkowy i spójny transfer informacji kwantowej między domenami. Bezpośrednia konwersja między kubitami mikrofalowymi a fotonami jest zazwyczaj nieefektywna, dlatego mądrym posunięciem okazała się implementacja trzeciej cząstki, czyli fononu.
Kwazicząstka odkryta przez naukowców z Argentyny oraz Niemiec łączy w sobie dwie domeny: mikrofalową i optyczną
W toku eksperymentów okazało się, że indukowane fononami sprzężenie między stanami polarytonowymi przekracza ich szybkość rozpadu. W takich okolicznościach powstawał fonoryton. Kolejny krok polegał na wykorzystaniu przetwornika piezoelektrycznego, który posłużył do sterowania urządzeniem za pomocą mikrofal i wprowadzania do pułapki fononów o częstotliwości 7 GHz.
Czytaj też: Pierwsza taka obserwacja w historii. Informacje na temat tych cząstek pojawiły się niemal 60 lat temu
W ostatecznej formie możemy mówić o interakcjach skalowanych pod kątem obecności polarytonów i fononów. Dzięki dokonaniom członków zespołu badawczego udało się dostosować fotoniczne, elektroniczne i fononowe rezonanse wzorzystych mikrownęk półprzewodnikowych. Wszystko po to, by uzyskać fonorytony i koherentną dwukierunkową konwersję mikrofalowo-optyczną w układzie półprzewodnikowym. Wkrótce przyjdzie pora na praktyczne wykorzystanie tych dokonań, co powinno znaleźć odzwierciedlenie w fotonice, optomechanice czy komunikacji optycznej.