Scienziati dell'Università di Paderborn, l'Università tecnica di Dortmund e l'Università di Würzburg hanno utilizzato per la prima volta impulsi laser per controllare con precisione gli echi dei fotoni, che può verificarsi quando le onde luminose si sovrappongono l'una all'altra. I risultati della ricerca sono stati ora pubblicati su una rivista scientifica Fisica delle comunicazioni .

Il professor Torsten Meier dell'Università di Paderborn afferma:"'Grida nella foresta e un'eco simile tornerà, " o 'quello che gira torna' non è solo un noto proverbio tedesco, ma è anche letteralmente vero. Quando un'onda sonora viene riflessa, un'eco risulta. Quando esattamente ritorna, però, dipende dalla foresta, ma prima di tutto sulla distanza tra chi chiama e il luogo della riflessione. Immagina di poterti adattare quando volevi che l'eco tornasse da te."

Un team di scienziati ha ora ottenuto questo risultato per i segnali ottici:gli scienziati hanno trovato un modo per controllare gli echi dei fotoni emessi dai punti quantici dei semiconduttori con una precisione inferiore al secondo.

Meier spiega:"Gli echi ottici sono in qualche modo diversi dagli echi acustici convenzionali, perché non sono generati dal riflesso delle onde, ma piuttosto in un processo ottico non lineare. Ad un campione vengono inviati due brevi impulsi laser:il primo rappresenta il segnale e il secondo la foresta. Questo prevede la riflessione. Quando il tempo di ritardo di questi impulsi è raddoppiato, un nuovo impulso luminoso, l'eco del fotone, viene emessa dal sistema esposto alla luce."

Utilizzando un ulteriore impulso di controllo, i ricercatori sono stati in grado di controllare questo eco di fotoni nell'intervallo dei picosecondi (cioè 10 ^-12 secondi), e quindi ritardarlo a un punto nel tempo desiderato. Tale controllo è particolarmente pertinente per i circuiti nanofotonici in cui più sistemi ottici devono essere sincronizzati con precisione tra loro.

La previsione teorica dell'effetto è stata sviluppata nel gruppo di ricerca del professor Torsten Meier. Una grande sfida è stata l'implementazione sperimentale, che è stato svolto nel gruppo di ricerca guidato dal professor Ilya Akimov dell'Università tecnica di Dortmund:"Il controllo temporale degli echi ottici è un effetto altamente dinamico, per cui l'impulso di controllo mette virtualmente in pausa il sistema, "dice Hendrik Rose, un dottorato di ricerca studente a Paderborn. Alessandro Kosarev, un dottorato di ricerca studente presso l'Università Tecnica di Dortmund, aggiunge:"Questo effetto è stato recentemente previsto in teoria, è stato implementato sperimentalmente con successo da noi e offre una vasta gamma di possibilità per manipolare le emissioni luminose dei sistemi a semiconduttore." I campioni utilizzati sono stati prodotti nel gruppo di ricerca del professor Sven Höfling (Università di Würzburg).

Sulla base di questa prima demo, gli scienziati ora vogliono ottimizzare l'effetto, Per esempio, aumentando i tempi di attesa. Il fenomeno è destinato ad essere ulteriormente sviluppato per nuove applicazioni nel campo delle tecnologie quantistiche fotoniche, che sono oggetto di un'intensa attività di ricerca presso l'Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS) dell'Università di Paderborn.