Ултратките материјали би можеле да овозможат нова генерација програмабилни квантни фотонски чипови, според прегледна студија објавена во списанието Nature Photonics. Наместо компонентите да имаат фиксна функција по производството, идните кола би можеле динамички да го менуваат начинот на кој создаваат, обликуваат и насочуваат светлина.
Квантната фотоника користи фотони за пренос и обработка на информации. Светлината е особено привлечна затоа што фотоните релативно слабо ја губат својата квантна состојба, а информацијата може да се кодира во повеќе димензии. Тоа ја прави оваа технологија потенцијално важна за квантни невронски мрежи, дистрибуирано квантно пресметување и други идни системи.
Многу фотонски компоненти веќе можат да се интегрираат на силициумски чип. Главниот предизвик е нивното координирано управување. За практични уреди би било потребно истовремено да се менуваат брановата должина, поларизацијата и насоката на фотоните, како и да се избира до кој детектор ќе стигнат.
Авторите посебно ја разгледуваат улогата на програмабилните извори на квантна светлина. Таквите извори треба да создаваат спрегнати фотони и прецизно да ја контролираат нивната фреквенција, амплитуда, фаза и поларизација. На тој начин би можело да се создаваат и посложени состојби, како квантни вртлози и векторски зраци.
Како особено интересен кандидат се издвојуваат ван дер Валсовите кристали, составени од ултратенки слоеви. Нивните својства може да се менуваат со различно редење или завртување на слоевите, а микроскопски електрично управувани механички системи би можеле да го овозможат тоа и во интегрирани кола.
Сепак, овие материјали сè уште не ги надминуваат водечките извори на поединечни фотони, како квантните точки и центрите на боја, во светлинската јачина, чистотата на фотоните и кохерентноста. Дополнителен предизвик е развојот на брзи и енергетски ефикасни модулатори. Според истражувачите, дводимензионалните материјали во иднина би можеле да понудат заедничка платформа за извори на квантна светлина, оптичко управување и нелинеарни функции, но за тоа се потребни дополнителни истражувања.
