Les scientifiques de l'Université de Paderborn, l'Université technique de Dortmund et l'Université de Würzburg ont pour la première fois utilisé des impulsions laser pour contrôler avec précision les échos de photons, qui peut se produire lorsque les ondes lumineuses se superposent. Les résultats de la recherche ont maintenant été publiés dans une revue scientifique Physique des communications .

Le professeur Torsten Meier de l'université de Paderborn déclare :"'Crie dans la forêt et un écho similaire reviendra, " ou 'ce qui circule vient autour' n'est pas seulement un proverbe allemand bien connu, mais c'est aussi littéralement vrai. Lorsqu'une onde sonore est réfléchie, un écho en résulte. Quand exactement il revient, cependant, dépend de la forêt, mais avant tout sur la distance entre l'appelant et le lieu de réflexion. Imaginez juste que vous puissiez adapter quand vous vouliez que l'écho vous revienne."

Une équipe de scientifiques a maintenant obtenu ce résultat pour les signaux optiques :les scientifiques ont trouvé un moyen de contrôler les échos de photons émis par les points quantiques semi-conducteurs avec une précision inférieure à la seconde.

Meier explique :" Les échos optiques sont quelque peu différents des échos acoustiques conventionnels, car ils ne sont pas générés par la réflexion des ondes, mais plutôt dans un processus optique non linéaire. Deux courtes impulsions laser sont envoyées à un échantillon :la première représente le signal et la seconde la forêt. Cela permet la réflexion. Lorsque le temps de latence de ces impulsions est doublé, une nouvelle impulsion lumineuse, l'écho des photons, est émis par le système exposé à la lumière."

A l'aide d'une autre impulsion de commande, les chercheurs ont pu contrôler cet écho de photons dans la gamme des picosecondes (c'est-à-dire 10 ^-12 secondes), et ainsi le retarder jusqu'à un point dans le temps souhaité. Un tel contrôle est particulièrement pertinent pour les circuits nanophotoniques dans lesquels plusieurs systèmes optiques doivent être précisément synchronisés les uns avec les autres.

La prédiction théorique de l'effet a été développée dans le groupe de recherche du professeur Torsten Meier. Un grand défi était la mise en œuvre expérimentale, qui a été menée dans le groupe de recherche dirigé par le professeur Ilya Akimov de l'Université technique de Dortmund :« Le contrôle temporel des échos optiques est un effet hautement dynamique, grâce à quoi l'impulsion de commande met virtuellement en pause le système, " dit Hendrik Rose, un doctorat étudiant à Paderborn. Alexandre Kosarev, un doctorat étudiant à l'Université technique de Dortmund, ajoute :« Cet effet a été récemment théoriquement prédit, a été mis en œuvre avec succès expérimentalement par nous et offre une multitude de possibilités pour manipuler les émissions lumineuses des systèmes semi-conducteurs. » Les échantillons utilisés ont été produits dans le groupe de recherche du professeur Sven Höfling (Université de Würzburg).

Sur la base de cette première démo, les scientifiques veulent maintenant optimiser l'effet, par exemple, en augmentant les délais. Le phénomène est appelé à se développer davantage pour de nouvelles applications dans le domaine des technologies quantiques photoniques, qui font l'objet de recherches intensives à l'Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS) de l'Université de Paderborn.