Ein neuer Quantendurchbruch der Rice University, USA, vom 21. April 2025 könnte das Computing und die Kommunikation verändern. Forscher haben einen fortschrittlichen 3D-Photonenkristall-Hohlraum entwickelt, der innovative Wege zur Manipulation von Licht- und Materie-Wechselwirkungen demonstriert.
Diese Innovation überwindet langjährige Herausforderungen bei der Aufrechterhaltung der empfindlichen Quantenzustände, die für fortschrittliche Quantensysteme erforderlich sind. Der optische 3D-Hohlraum ermöglicht es Photonen, indirekt über Elektronen zu kommunizieren, und eröffnet so neue Quantenberechnungs- und Kommunikationsprotokolle.
Das Team beobachtete eine ultrastarke Kopplung, bei der Photonen und Elektronen so intensiv interagieren, dass ihre Identitäten zu völlig neuen Zuständen verschmelzen. Dies wurde erreicht, indem Elektronen unter starken Magnetfeldern in ihren 3D-Hohlraum eingebracht wurden, wodurch ideale Umgebungen für eine ultrastarke Kopplung geschaffen wurden.
Im Gegensatz zu früheren, einfacheren 1-dimensionalen Hohlräumen ermöglicht diese dreidimensionale Struktur eine größere räumliche Kontrolle über gefangene Photonen. Durch die Kombination von Experimenten mit fortschrittlichen Computersimulationen planen die Forscher, diese Erkenntnisse zu nutzen, um neue Quantenmaterialien, Prozessoren und Kommunikationsgeräte zu entwickeln.
Diese Forschung stellt einen bedeutenden Schritt hin zu praktischen Quantentechnologien dar und ebnet den Weg für Fortschritte im Quantencomputing, bei hochempfindlichen Sensoren und schnelleren Glasfaserkommunikationsnetzen. Die Ergebnisse unterstreichen das große Potenzial dreidimensionaler photonischer Strukturen zur Revolutionierung der Quantenwissenschaft.