Исследователи из Инженерной школы Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA) в сотрудничестве с отделом оптических систем компании Broadcom Inc. разработали широкополосный, поляризационно-независимый однонаправленный визуализатор, работающий в видимом спектре. Устройство способно эффективно передавать изображения в одном направлении, подавляя их формирование в обратном.
Основные характеристики устройства
- Дифракционные структуры: изготовлены методом литографии на пластинах из высокочистого плавленого кварца, обеспечивая высокую оптическую прозрачность, термическую стабильность и минимальные потери.
- Оптическая прозрачность и стабильность: высокая прозрачность и стабильность при различных температурах.
Публикация
Работа опубликована в журнале Light: Science & Applications.
Значимость исследования
Дифракционные оптические процессоры и метаповерхности играют важную роль в передовых оптических вычислениях и вычислительной визуализации. Несмотря на многообещающий потенциал, большинство демонстраций ограничиваются двумерными реализациями и более длинными длинами волн из-за сложностей изготовления наномасштабных элементов в трёхмерных дифракционных архитектурах.
Новый подход
Исследователи из UCLA и Broadcom продемонстрировали, что их метод нанопроизводства, наряду с обратным дизайном на основе глубокого обучения, позволяет формировать видимые изображения только в одном направлении — передавая изображения из входного поля зрения (A) в выходное поле зрения (B), блокируя и искажая формирование изображения в обратном направлении (B в A).
Перспективы
Этот подход открывает путь к интеграции с оптоэлектронными компонентами, что может привести к значительным достижениям в вычислительной визуализации, оптическом зондировании и обработке оптической информации. Потенциальные приложения включают компактные мультиспектральные имиджеры и защиту оптической конфиденциальности.
Разработка новой техники для генерации многофотонных состояний из квантовых точек
Группа исследователей в области фотоники под руководством Грегора Вайс из Университета Инсбрука разработала новую технику для генерации многофотонных состояний из квантовых точек, которая преодолевает ограничения традиционных подходов. Это имеет непосредственное применение в протоколах безопасного распределения квантовых ключей, где может обеспечить одновременную безопасную связь с разными сторонами.
Квантовые точки
Квантовые точки — полупроводниковые наноструктуры, которые могут излучать одиночные фотоны по запросу — считаются одними из наиболее перспективных источников для фотонного квантового вычисления. Однако каждая квантовая точка немного отличается и может излучать немного другой цвет. Это означает, что для производства многофотонных состояний нельзя использовать несколько квантовых точек.
Технологические вызовы
Обычно исследователи используют одну квантовую точку и мультиплексируют излучение в разные пространственные и временные режимы с помощью быстрого электрооптического модулятора. Технологическая проблема заключается в том, что более быстрые электрооптические модуляторы дороги и часто требуют индивидуальной инженерии. Кроме того, они могут быть не очень эффективными, что приводит к нежелательным потерям в системе.
Решение
Международная исследовательская группа под руководством Викаса Ремеша из группы фотоники на кафедре экспериментальной физики Инсбрукского университета и с участием исследователей из Кембриджского университета, Университета Иоганна Кеплера в Линце и других учреждений продемонстрировала элегантное решение, которое обходит эти ограничения.
Их подход использует чисто оптическую технику, называемую стимулированным двухфотонным возбуждением, для генерации потоков фотонов в разных состояниях поляризации непосредственно из квантовой точки без использования каких-либо активных коммутационных компонентов. Команда продемонстрировала свою технику, генерируя высококачественные двухфотонные состояния с отличными свойствами одиночных фотонов.
Публикация
Работа опубликована в npj Quantum Information.
Метод работы
Метод работает путём сначала возбуждения квантовой точки точно рассчитанными лазерными импульсами для создания биэкситонного состояния, а затем с помощью импульсов стимуляции с контролем поляризации, которые детерминированно запускают излучение фотонов в нужной поляризации.
Перспективы
Исследователи предполагают, что этот метод можно будет расширить для генерации фотонов с произвольными состояниями линейной поляризации с помощью специально разработанных квантовых точек.