פריצת דרך בתחום הקוונטי: חוקרים מישראל ומסין הצליחו לשלוט בפוטון בודד
שיתוף פעולה מחקרי בין הטכניון לבין חוקרים מסין הוביל לפיתוח מטא-מהוד קוונטי חדשני, המאפשר שליטה מדויקת על התנע הזוויתי של פוטון בודד. הישג זה, שפורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters, עשוי לסלול את הדרך לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות מתקדמות, כגון מחשבים קוונטיים, חיישנים רגישים ותקשורת מוצפנת.
הפיתוח המשותף, בראשות פרופ' ארז חסמן מהטכניון ופרופ' בו וונג משנגחאי, מתבסס על מטא-מהוד זעיר בעובי של כ-200 ננומטר, הכולל נקודה קוונטית במרכזו המשמשת כמקור לפוטונים בודדים. מבנה זה מחזק באופן משמעותי את האינטראקציה בין אור לחומר, ומאפשר מניפולציה על תכונות הפוטון, כולל נעילת הספין שלו ומניפולציה על התנע הזוויתי המסלולי.
החוקרים הצליחו לייצר "נעילה" בין ספין הפוטון לכיוון תנועתו, ליצור קרני מערבולת בעלות תנע זוויתי, ואף להפיק הולוגרמות באמצעות פוטונים בודדים. יכולת זו מאפשרת לתכנן מראש את מאפייני הפוטון, כגון צורתו, כיוון תנועתו והמידע שהוא נושא, ובכך לפתוח אפשרויות חדשות לקידוד מידע בטכנולוגיות קוונטיות.
הטכנולוגיה החדשה מבוססת על אפקט רשבא האופטי, שהתגלה בעבר על ידי פרופ' חסמן, ומנצלת את השליטה המלאה על דרגות החופש של הפוטון ליצירת הולוגרמה קוונטית. פוטונים בודדים נחשבים לאבני הבניין של טכנולוגיות קוונטיות עתידיות, והאתגר המרכזי בתחום הוא שילוב בין יצירתם לבין שליטה בתכונותיהם.
