پژوهشگران انگلیسی موفق به ساخت مدار فوتونیکی قابل برنامه‌ریزی شده‌اند که می‌تواند برای هر نوع عملیات اپتیکی خطی مورد استفاده قرار گیرد و راهی برای اثبات تجربی یک تئوری در مکانیک کوانتوم فراهم می‌کند.

مدار فوتونیکی قابل برنامه‌ریزی

این پژوهش بر مبنای کار انجام شده توسط ریاضیدان آلمانی، آدولف هورویتز (Adolf Hurwitz)، در سال 1897 انجام گرفته است. او نشان داد که یک ماتریس اعدا مختلط تحت عنوان عملگر واحد چگونه از ماتریس‌های 2×2 کوچکتر ساخته می‌شوند.

ماتریس عملگر خطی توصیف ریاضی‌وار مدار اپتیکی خطی را پدید می‌آورد. مدار اپتیکی خطی به هر مداری اطلاق می‌شود که در آن از اجزاء اپتیکی نسبتاً استاندارد نظیر آینه‌ها استفاده شود تا به فوتون‌ها جهت داده و سبب تداخل آن‌ها با دیگری شود.

در سال 1994 پژوهشگران اتریشی نشان دادند که در تئوری، ماتریس‌های 2×2 می‌توانند برای توصیف اجزای مدار اپتیکی خطی مورد استفاده قرار گیرند.

اکنون پژوهشگرانی از دانشگاه بریستول آن را در عمل پیاده‌سازی کرده‌اند. آنان دستگاهی را ساخته‌اند که می‌تواند عملگر واحد را بازتولید کند و هر آزمایش اپتیکی خطی را انجام دهد. نتیجه یک دستگاه سیلیکا بر روی سیلیکون (silica-on-silicon device) است که بر روی ویفر 6 اینچی تعبیه می‌شود و مشتمل بر 15 تداخل‌سنج و 30 انتقال‌دهنده‌ی فاز الکتریکی است.

چنین مدارهایی می‌توانند توسعه‌ی رایانه‌های کوانتومی فوتونیکی را سرعت بخشند. این دستگاه همچنین می‌تواند به عنوان ماشین نمونه‌بردار بوزون عمل کند.

منبع: Physicists build universal optics chip

مرجع:  http://www.sciencemag.org/content/early/2015/07/08/science.aab3642