Des chercheurs chinois ont obtenu une isolation non réciproque de 51,5 dB dans l'ensemble atomique, qui est le rapport d'isolement le plus élevé dans le champ non magnétique non réciproque. Ils ont discuté pour la première fois du problème du bruit quantique dans les dispositifs non réciproques.

Le résultat a été publié dans Communication Nature le 22 avril, 2021.

La non-réciprocité est un concept de base important dans le domaine optique. Les isolateurs et les circulateurs qui en dérivent sont tous des composants indispensables du chemin optique. Les isolateurs Faraday basés sur la biréfringence circulaire à effet magnéto-optique sont largement utilisés en raison de leur construction facile, isolation élevée et faible perte.

Cependant, dans le chemin optique intégré, l'isolateur Faraday traditionnel est soumis à diverses limitations. D'une part, il est difficile de préparer des supports magnéto-optiques performants sur puce. D'autre part, le champ magnétique puissant requis interférera avec les appareils environnants. La réalisation de la non-réciproque non magnétique intégrée a attiré beaucoup d'attention ces dernières années. L'équipe de recherche dirigée par l'académicien Guo Guangcan de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) du CAS a étudié les dispositifs photoniques non réciproques pendant plusieurs années.

Dans ce travail, Prof. Zou Changling de l'équipe de recherche, coopérer avec des chercheurs de l'Université du Shanxi, a d'abord atteint un rapport d'isolement de 30 dB. Ils ont utilisé une lumière de pompage polarisée circulairement pour polariser les atomes dans la chambre à gaz à un état de spin magnétique spécifique, obtenir différentes absorptions et dispersions pour différentes lumières polarisées. Basé sur ceci, ils ont en outre ajouté une cavité à ondes progressives qui a considérablement amélioré l'interaction entre la lumière et les atomes. Le rapport d'isolement a finalement été augmenté à 51,5 dB et le milieu non réciproque a été préparé sur la base de l'ensemble atomique.

Le système a une bonne robustesse et est insensible aux interférences de faibles champs magnétiques externes. La fluctuation de la fréquence et de la puissance de la pompe a une valeur d'application pratique.

En outre, l'équipe a prouvé que les dispositifs non réciproques ne produisent pas de photons bruyants dans le champ non réciproque avec un niveau de confiance de 99,7 %.

Cette réalisation a ouvert une nouvelle direction dans le domaine de la non-réciprocité et est d'une grande importance dans l'application pratique. Les critiques ont fait l'éloge de ce travail :« Les résultats sont très impressionnants et semblent encourageants pour la réalisation de dispositifs non réciproques.