Eine Quanten-Metafläche, die gleichzeitig mehrere Eigenschaften von Licht steuern kann

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Metasurfaces sind künstliche Materialien, die auf der Nanoskala entworfen wurden und die die Streuung des Lichts mit außergewöhnlich hoher Präzision kontrollieren können.

In den letzten zehn Jahren wurden diese Materialien zur Herstellung einer Vielzahl von technologischen Werkzeugen verwendet, die von Sensoren über Linsen bis hin zu Abbildungstechniken reichen.Ein Forschungsteam unter der Leitung von Mikhail Lukin an der Harvard-Universität hat kürzlich einen neuen Typ von Metaflächen vorgeschlagen, der sowohl die raum-zeitlichen als auch die Quanteneigenschaften von durchgelassenem und reflektiertem Licht steuern kann.

In einer in Nature Physics veröffentlichten Arbeit zeigte das Team, dass die Realisierung einer Quanten-Meta-Oberfläche möglich ist und durch die Verschränkung der makroskopischen Reaktion dünner Atomarrays auf Licht erreicht werden könnte.”Quanten-Metaflächen sind eine völlig neue Art von Materialien, die Atom für Atom entworfen wurden und Anwendungen wie die Quantenberechnung mit Photonen ermöglichen”, erklärte Rivka Bekenstein, die Hauptautorin der jüngsten Arbeit, gegenüber Phys.org.

Wir kombinierten eine hochmoderne Technik zur Manipulation des Zustands vieler Atome durch weiträumige Wechselwirkungen (d.h.

Rydberg-Wechselwirkungen) mit einer neuen Entdeckung, wie eine einzelne Schicht von Atomen Licht reflektieren kann.

Wir haben eine im Labor realisierbare Architektur identifiziert, bei der eine einzelne Schicht von Atomen als schaltbarer Quantenspiegel fungieren kann”.Im Rahmen ihrer Studie überprüften Bekenstein und ihre Kollegen verschiedene Quanten-Metasurfaces, die so gesteuert werden können, dass sie unterschiedliche Lichtstreueigenschaften aufweisen.

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Eine der prominentesten Quellen für die Entwicklung von Quantentechnologien sind verschränkte Zustände, das sind einzigartige Zustände, die nur für Quantenentitäten existieren.

Das von den Forschern vorgeschlagene Quantenmetamaterial ermöglicht die Erzeugung spezifischer verschränkter Zustände vieler Lichtteilchen (d.h.

Photonen), die für Anwendungen der Quanteninformationsverarbeitung besonders wertvoll sind.Unter bestimmten Umgebungsbedingungen können Atome durch externe elektrische Felder so manipuliert werden, dass sie transparent werden.

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