นักฟิสิกส์ยังคงมองหาควอนตัมคิวบิตที่สมบูรณ์แบบ: ระบบควอนตัมสองระดับที่สามารถวัดและควบคุมได้อย่างแม่นยำ โดยที่ยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อม หนึ่งในตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือศูนย์ข้อบกพร่องในวัสดุโซลิดสเตต หรือที่เรียกว่าศูนย์สี ซึ่งพบว่าปล่อยโฟตอนเดียวต่อเหตุการณ์กระตุ้นเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์ของความถี่เฉพาะ ความสนใจในช่วงแรกส่วนใหญ่มุ่งเน้นไป
ที่ศูนย์ว่าง
ของไนโตรเจนในเพชร ซึ่งมีการปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่อุณหภูมิห้อง แต่ไม่เหมาะสำหรับทุกการใช้งานเนื่องจากการกระจายประจุแบบไม่สมมาตรทำให้มีความไวต่อความผันผวนของสนามไฟฟ้าในพื้นที่ ดังนั้น นักวิจัยจึงกำลังตรวจสอบคุณสมบัติของศูนย์สีต่างๆ ในเพชร รวมทั้งซิลิกอนและเจอร์เมเนียม
ที่มีอยู่ รวมทั้งระบบวัสดุอื่นๆ เช่น โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม 2 มิติ (hBN) แต่อาจเป็นเรื่องยากและใช้เวลานานในการจัดทำแผนที่ระดับพลังงานในระบบควอนตัมที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้ เทคนิคหนึ่งที่สำคัญคือ การกระตุ้นด้วยแสงโฟโตลูมิเนสเซนซ์ (PLE) สเปกโทรสโกปี ซึ่งจะวัดสัญญาณแสงขนาดเล็ก
ที่ผลิตโดยตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (CW) ช่วงความถี่กว้างนักฟิสิกส์เคมีอธิบายว่า “โดยปกติแล้วนักวิจัยต้องการวัดการตอบสนองจากตัวอย่างในช่วงความถี่กว้าง” “คุณต้องการแหล่งกำเนิดแสงที่สร้างแสงที่มีความถี่ที่กำหนดไว้อย่างดี และสามารถปรับความถี่ได้
ในช่วงกว้างๆ ได้อย่างง่ายดาย” เชื่อว่าแหล่งกำเนิดแสง CW ที่ใช้ออปติคัลพาราเมตริกออสซิลเลเตอร์) นำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แทนที่จะเป็นตัวกลางอัตราขยายในเลเซอร์ทั่วไป OPO จะสร้างแสงที่สอดคล้องกันจากคริสตัลออปติกแบบไม่เชิงเส้นที่สูบฉีดโดยเลเซอร์ประสิทธิภาพสูง
“OPOs เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อประมาณครึ่งศตวรรษที่แล้ว” “แต่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ อุปกรณ์เชิงพาณิชย์ใช้งานได้เฉพาะในอินฟราเรดหรือในโหมดพัลซิ่งเท่านั้น เนื่องจากจำเป็นต้องใช้พลังงานสูงสุดสูงเพื่อขับเคลื่อนกระบวนการไม่เชิงเส้น” อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคนิคการออกแบบ
ที่ได้รับ
การปรับปรุงทำให้ได้วัสดุที่ไม่เชิงเส้นที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น ลิเธียมไนโอเบตที่มีขั้วเป็นระยะ ซึ่งสามารถจับคู่เฟสกับเลเซอร์ปั๊มได้ เลเซอร์คลื่นต่อเนื่องรุ่นใหม่ยังให้กำลังปั๊มที่สูงขึ้นตลอดสเปกตรัมความถี่ ทำให้เป็นครั้งแรกที่สามารถผลิต CW OPO ที่ปรับได้อย่างกว้างขวางในระบบ
แบบครบวงจรที่ให้เอาต์พุตความกว้างเส้นแคบที่ระดับพลังงานไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของเทคโนโลยี OPO เมื่อเทียบกับเลเซอร์แบบปรับค่า CW แบบเดิมได้ คือ ช่วยให้ควบคุมความยาวคลื่นเอาต์พุตได้สะดวกยิ่งขึ้น “ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนตัวกลาง
ในการยิงเลเซอร์หรือออปติกของช่องเลเซอร์เพื่อให้ได้ความยาวคลื่นที่ต้องการ เนื่องจากโดยหลักการแล้ว คุณสามารถสร้างสีได้เกือบทุกสีในช่วงที่มองเห็นได้ด้วยคริสตัลที่ไม่เชิงเส้นที่ได้รับเลือกอย่างระมัดระวังและใช้งานอย่างเหมาะสม” เทคโนโลยี OPO ยังช่วยให้วัดสเปกตรัมจากตัวอย่างต่างๆ
ได้ง่ายขึ้นด้วยการตั้งค่าการทดลองเดียวกัน นักฟิสิกส์เลเซอร์จากผู้เชี่ยวชาญด้านการประยุกต์ใช้ควอนตัมกล่าวว่า “ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหรือปรับตำแหน่งส่วนประกอบออปติกใดๆ เนื่องจากตำแหน่งและทิศทางของลำแสงจะคงเดิมเสมอ” “ในทางตรงกันข้าม เลเซอร์ที่ปรับค่าได้อื่นๆ มักจะต้องปรับแนวเส้น
ทางของลำแสงใหม่ หรือแม้แต่ออปติกต่างๆ ภายในเลเซอร์หลังจากมีการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นครั้งใหญ่ ด้วย OPO นักวิจัยสามารถสแกนผ่านช่วงความถี่ทั้งหมดจากคอมพิวเตอร์ ซึ่งทำให้สามารถระบุลักษณะศูนย์สีที่แตกต่างกันในตัวอย่างเดียวกันได้รวดเร็วยิ่งขึ้น รวมถึงตัวอย่างหรือระบบวัสดุต่างๆ ด้วย”
ได้รวมเอาความสามารถในการปรับเสียงที่กว้างนี้เข้ากับความกว้างของเส้นที่แคบซึ่งจำเป็นสำหรับการแก้ไขเรโซแนนซ์สเปกตรัมเฉพาะ นอกจากนี้ OPO ยังให้ความบริสุทธิ์ทางสเปกตรัมที่สูงกว่าเลเซอร์ที่ปรับค่าได้ซึ่งเทียบเท่ากัน ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณออปติกที่อ่อนแอซึ่งเกิดจากข้อบกพร่อง
นักวิจัย
ควอนตัมรับรู้ถึงประโยชน์ของ OPO แบบคลื่นต่อเนื่องได้อย่างรวดเร็วสำหรับการประเมินศักยภาพของตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกา เยอรมนี จีน สิงคโปร์ และญี่ปุ่นได้ใช้ประโยชน์จากแพลตฟอร์ม เพื่อวัดสเปกตรัมโฟโตลูมิเนสเซนซ์
จากซิลิกอน เจอร์เมเนียม และดีบุกในเพชร ซึ่งไม่มีชนิดใดที่มีความไวต่อสนามไฟฟ้าเท่ากัน เป็นข้อบกพร่องของไนโตรเจน ในการทดลองที่อุณหภูมิห้องที่ดำเนินการในกลุ่มของศูนย์ว่างเจอร์เมเนียม การแผ่กว้างผ่านช่วงความถี่ที่มองเห็นได้เผยให้เห็นจุดสูงสุดที่แข็งแกร่งในสเปกตรัม
ที่ประมาณ 602 นาโนเมตร การทดลองที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมที่ 5 K ได้สำรวจไดนามิกการกระตุ้นของตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่เฉพาะเจาะจงนี้แสดงให้เห็นว่าการเรืองแสงแบบเรโซแนนซ์จะเห็นได้เฉพาะเมื่อศูนย์กลางที่ว่างถูกกระตุ้นด้วยเลเซอร์แยกต่างหากที่สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด/ปิดได้
อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยในเยอรมนียังใช้ระบบ C-WAVE เพื่อศึกษาศูนย์ข้อบกพร่องแต่ละแห่งใน hBNซึ่งยากต่อการระบุลักษณะเนื่องจากมีพลังงานการเปลี่ยนผ่านที่หลากหลายทั่วทั้งสเปกตรัมที่มองเห็นได้ การวัดความเข้มของโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่ความถี่กระตุ้นที่แตกต่างกันมากกว่า 50 ความถี่
เผยให้เห็นผลกระทบของการเชื่อมต่อโฟนอนต่อการปล่อยแสง ซึ่งเป็นเส้นทางสู่การระบุตัวปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในวัสดุ 2 มิตินี้ ความสำเร็จในช่วงต้นดังกล่าวชี้ให้เห็นว่า OPO แบบคลื่นต่อเนื่องจะกลายเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการระบุลักษณะของระบบควอนตัมต่างๆ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
