தன்னிச்சையான அலைநீளங்களில் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண் மாற்றம்

ஒளியின் குவாண்டா-ஃபோட்டான்கள்-நவீன கிரிப்டோகிராஃபிக் வலையமைப்புகளில் குவாண்டம் விசை விநியோகத்தின் அடிப்படையாக அமைகிறது. குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தின் மிகப்பெரிய ஆற்றல்கள் முழுமையாக உணரப்படுவதற்கு முன்பு, பல சவால்களை கடக்க வேண்டும். இவற்றில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பிரச்சனைகளுக்கு இப்போது தீர்வு காணப்பட்டுள்ளது.

அறிவியல் இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வறிக்கையில், டேவிட் நோவோவா, நிக்கோலஸ் ஜோலி மற்றும் பிலிப் ரஸ்ஸல் தலைமையிலான குழுக்கள், ஹைட்ரஜன் வாயு நிரப்பப்பட்ட ஹாலோ-கோர் ஃபோட்டானிக் கிரிஸ்டல் ஃபைபர் (PCF-Photonic Crystal Fiber) அடிப்படையில் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் அதிர்வெண் மாற்றத்தில் ஒரு திருப்புமுனையை கண்டுபிடித்துள்ளனர். முதலில், தூண்டப்பட்ட ராமன் சிதறலைப் பயன்படுத்தி மூலக்கூறு அதிர்வுகளின் ஹாலோகிராபிக் படம் உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த ஹாலோகிராபிக் அமைப்பு மிகவும் பயனுள்ள, தொடர்பு மற்றும் பாதுகாக்கும் ஃபோட்டான் மாற்றத்திற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த அமைப்பு அழுத்தம்-டியூன் செய்யக்கூடிய அலைநீளத்தில் இயங்குகிறது. இது குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகளுக்கு ஆர்வமூட்டக்கூடியதாக உள்ளது. மேலும் ஃபைபர் நெட்வொர்க்குகளுடன் இணக்கமான அலைநீளங்களில் தனித்தனியாக பிரித்தறிய முடியாத ஒற்றை-ஃபோட்டான்களின் திறமையான ஆதாரங்கள் கிடைக்காது.

இந்த அணுகுமுறை குவாண்டம் ஒளியியல், வாயு அடிப்படையிலான நேரியல் அல்லாத ஒளியியல், ஹாலோ கோர் ஃபோட்டானிக் கிரிஸ்டல் ஃபைபர் மற்றும் மூலக்கூறு அதிர்வுகளின் இயற்பியல் ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைத்து, புற ஊதா முதல் மத்திய அகச்சிவப்பு வரையிலான எந்த நிறமாலை பட்டையிலும் செயல்படும் திறன் கொண்ட ஒரு திறமையான கருவியை உருவாக்குகிறது. குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகள் மற்றும் குவாண்டம்-மேம்படுத்தப்பட்ட வரைபடம் போன்ற தொழில்நுட்பங்களில் ஃபைபர் அடிப்படையிலான கருவிகளை உருவாக்க இந்த கண்டுபிடிப்புகள் பயன்படுத்தப்படலாம்.

References:

• Saha, U., Siverns, J. D., Hannegan, J., Prabhu, M., Quraishi, Q., Englund, D., & Waks, E. (2022). Routing Single Photons from a Trapped Ion Using a Photonic Integrated Circuit. arXiv preprint arXiv:2203.08048.
• Morrison, C. L., Graffitti, F., Barrow, P., Pickston, A., Ho, J., & Fedrizzi, A. (2022). Frequency-bin entanglement from domain-engineered down-conversion. arXiv preprint arXiv:2201.07259.
• Preble, S., Cao, L., Elshaari, A., Aboketaf, A., & Adams, D. (2012). Single photon adiabatic wavelength conversion. Applied Physics Letters, 101(17), 171110.
• Vandevender, A. P., & Kwiat, P. G. (2004). High efficiency single photon detection via frequency up-conversion. Journal of Modern Optics, 51(9-10), 1433-1445.
• Kroh, T., Ahlrichs, A., Sprenger, B., & Benson, O. (2017). Heralded wave packet manipulation and storage of a frequency-converted pair photon at telecom wavelength. Quantum Science and Technology, 2(3), 034007.