روش جدیدی برای تولید جفت‌های درهم‌تنیده‌ی فوتونی در سنگاپور ابداع شده است، که برخی از ایرادات روش‌های قبلی از جمله هدر رفتن فوتون‌های تولیدی را برطرف می‌کند.

جفت‌های درهم‌تنیده‌ی فوتونی جزء لاینفک طرح‌های اپتیکی برای پردازش اطلاعات کوانتومی به شمار می‌روند. بنابراین پژوهشگران همواره به دنبال راه‌های عملی و مؤثر برای تولید آن‌ها بوده‌اند. به طور معمول، فوتون‌ها از یک کریستال غیرخطی عبور می‌کنند تا به این ترتیب یک فوتون به دو فوتون تبدیل شود، و در مجموع نیز همان انرژی را دارا می‌باشند. این فرایند، (parametric (down-conversion به اختصار pdc نامیده می‌شود. اما این روش معایبی نیز دارد. در مقاله‌ای که در Physical Review Letters توسط بارات اسریواسان (Bharath Srivathsan) و همکارانش از دانشگاه ملی سنگاپور منتشر شده، روشی برای تولید جفت‌های فوتونی ارائه شده است که به برخی از محدودیت‌های مهم غلبه می‌کند.

یک مشکل عمده در استفاده از کریستال‌های غیرخطی آن است که چون فرایند pdc به رزونانس بستگی ندارد، بسیاری از جفت‌های فوتونی با انرژی کل یکسانی می‌توانند پدیدار شوند، که این سبب می‌شود انرژی خروجی در پهنای باند بزرگی گسترده شود. اگر این فوتون‌ها پس از آن لازم باشد وارد عناصر کوانتومی مانند اتم‌ها شوند، این خروجی با طیف گسترده‌ای که دارد، باید برای تطابق با پهنای‌خط‌‌‌‌‌‌‌‌‌ بسیار باریکترِ ترازهای انرژی اتمی، فیلتر شود. این بدان معناست که بسیاری از فوتون‌ها ممکن است هدر روند.

اسریواسان و همکارانش از فرایند اپتیکی غیرخطی متفاوتی به نام ترکیب چهار موج (four-wave mixing) استفاده می‌کنند: دو فوتون دمشی، بخار اتم‌های روبیدیوم را برانگیخته می‌کنند تا دو فوتون جدید بتوانند گسیل شوند. این ترکیب همدوس است، به‌گونه‌ای که فوتون‌های جدید در باریکه‌هایی با جهت و بسامد دقیق پدیدار می‌شوند. که این بدان معناست که آن‌ها می‌توانند به سمت فیبرهای نوری یا سایر دستگاه‌ها هدایت شوند و چون طول‌موج‌ها می‌توانند نزدیک یک رزونانس تنظیم شوند، تولید فوتون‌ها می‌تواند کارامد باشد. این باعث می‌شود تا روش جدید برای برهمکنش‌هایی که در آن یک فوتون از حضور دیگری خبر می‌دهد، یا برای حافظه‌های کوانتومی و تکرار کننده‌ها در شبکه‌های ارتباطی مؤثر واقع شود.

منبع:  Photonic Matchmaking

مرجع: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i12/e123602