مصيدة الضوء: الإمساك بالمستعصي ⚡ экспресс
تتطلب الشبكات الكمومية القابلة للتوسع والمعالجات الفوتونية ذاكرات فوتونية متكاملة ذات كفاءة تخزين عالية. الأنظمة المتكاملة الحالية محدودة بكفاءة أقل من 27.8%. نقدم هنا ذاكرات كمومية عالية الكفاءة مبنية على بلورات منشطة بأيونات أرضية نادرة (Eu3+:Y2SiO5) مدمجة في مرنانات دقيقة متوافقة المعاوقة. نُفذت بنيتان: أغشية بسماكة 200 ميكرومتر مع مرنانات ليفية دقيقة، ومرنانات موجهات موجية صُنعت بالليزر الفيمتوثاني. حُققت كفاءات تخزين قياسية للأنظمة المتكاملة: 80.3(7)% للنبطات المترابطة الضعيفة، و 69.8(1.6)% للفوتونات المفردة، إلى جانب تخزين متزامن لـ 20 نمطاً زمنياً بمتوسط كفاءة 51.3(2)%. تتيح بنية الغشاء الرقيق إعادة الضبط الطيفي عبر تشوه مضبوط، مما يفتح إمكانيات للربط المرن في الشبكات الكمومية. يشكل الجمع بين الكفاءة العالية وتعدد الأنماط وقابلية الضبط أساساً عتادياً متعدد الاستعمالات لمكررات كمومية قابلة للتوسع ومعالجات فوتونية على مستوى الرقاقة.
لكي يعمل الإنترنت الكمومي، ينبغي أن نتمكن من إبطاء الضوء – تماماً مثل رسائل البريد في مركز الفرز. الأساس هو صفيحة بلورية رقيقة تحتوي على أيونات الأوروبيوم (العنصر الذي يمنح شاشات الهواتف الذكية توهجها الأحمر). بين مرآتين، تشكل البلورة مصيدة. الضوء، وهو يرتد داخلها، يتم امتصاصه بواسطة الأيون ثم ينبعث مجدداً بعد لحظة – تماماً مثل صندوق بريد يستقبل الرسائل ويعيدها.
بفضل التحليل الطيفي تم اختيار المواد المثالية. الكفاءة: 80% لنبضات الليزر وحوالي 70% للفوتونات المنفردة القادمة من الألياف البصرية. وفق النموذج القياسي، يتحرك الضوء دائماً بسرعة سرعة الضوء، لكنه هنا يتجمد.
يسمح غشاء رقيق بضبط لون الضوء الملتقط بضغطة خفيفة – مثل صندوق يمكن تغيير عرض فتحته. هذا إرث من تجارب سيرج أروش وجيف كيمبل مع الفوتونات المنفردة، والذي يتجسد في رقاقات للمكررات الكمومية ومعالجات الضوء.
🎯 يمكن للبلورة المحتوية على أيونات الأوروبيوم تخزين نبضة ضوئية لأكثر من ميلي ثانية – وهذا زمن طويل جداً بمقاييس الكم، حيث يكفي الضوء للدوران حول الأرض أكثر من سبع مرات.