La luce può essere utilizzata per controllare i singoli atomi lungo le nanofibre
L’obiettivo iniziale del progetto DIALON (From Dicke states to Anderson localisation of light in optical nanofibres) era quello di studiare la modificazione delle proprietà di emissione degli atomi in una guida d’onda ottica indotta tramite disposizione lineare e possibilmente regolare degli atomi, lungo le nanofibre. Il lavoro sperimentale preliminare, tuttavia, ha rivelato significativi nuovi effetti a lungo trascurati: quando la luce è strettamente confinata diventa chirale, il che significa che la direzione di propagazione del campo di luce e il segno dello spin trasportato sono collegati. Poiché tali proprietà chirali erano inaspettate e hanno aperto un nuovo campo di studio per questo sistema, si è deciso di riorientare il progetto DIALON verso il nuovo effetto. Il progetto è stato in grado di raggiungere una manipolazione di risoluzione a livello sub-micrometrico degli atomi intrappolati. Sfruttando le proprietà di polarizzazione della luce guidata nella fibra, è stato dimostrato che gli atomi possono essere impostati in stati di spin quantici che dipendono dalla loro posizione intorno alle nanofibre. Gli atomi situati ai lati opposti delle nanofibre ottiche, a meno di un micron di distanza, possono essere trattati individualmente tramite radiazione a microonde. Oltre alle grandi potenzialità offerte dalla luce strettamente confinata, questo lavoro ha fornito nuovi strumenti per il controllo relativo a stato di spin quantistico e posizione degli atomi intrappolati. Ciò sarà importante per lo sviluppo di nuovi dispositivi nanofotonici integrati. Il resto del progetto è stato dedicato allo sviluppo di tali dispositivi. Il team ha utilizzato il controllo dello stato quantistico degli atomi intrappolati e la polarizzazione dei campi di luce guidati da nanofibra per realizzare una memoria ottica interamente a base di fibre: È stato possibile arrestare completamente un impulso di luce sonda e memorizzarlo nel complesso atomico, prima del relativo recupero. L’insieme di nanofibre ha costituito una trappola costituita da memoria ottica, uno degli elementi costitutivi necessari per le reti di informazioni quantistiche ottiche future. Infine, gli sforzi si sono concentrati sulla dimostrazione di un dispositivo integrato non reciproco, un isolatore ottico che agisce come una strada a senso unico per la luce. Ciò dovrebbe aprire un percorso ai fini dello sviluppo di nuovi dispositivi ottici integrati per reti in fibra classiche e quantistiche.
Parole chiave
Nanofibre, DIALON, guida d’onda ottica, atomi intrappolati, stato di spin quantistico
