Pesquisadores chineses alcançaram isolamento não recíproco de 51,5 dB no conjunto atômico, que é a taxa de isolamento mais alta no campo não recíproco não magnético. Eles discutiram o problema do ruído quântico em dispositivos não recíprocos pela primeira vez.

O resultado foi publicado em Nature Communications em 22 de abril, 2021.

A não reciprocidade é um conceito básico importante no campo óptico. Os isoladores e circuladores derivados dele são todos componentes indispensáveis ​​no caminho óptico. Os isoladores de Faraday baseados em birrefringência circular de efeito magneto-óptico são amplamente utilizados devido à sua fácil construção, alto isolamento e baixa perda.

Contudo, no caminho óptico integrado, o isolador Faraday tradicional está sujeito a várias limitações. Por um lado, é difícil preparar mídia magneto-óptica de alto desempenho no chip. Por outro lado, o forte campo magnético necessário interferirá nos dispositivos ao redor. A compreensão do não-recíproco não magnético integrado atraiu muita atenção nos últimos anos. A equipe de pesquisa liderada pelo acadêmico Guo Guangcan da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da CAS investigou dispositivos fotônicos não recíprocos por vários anos.

Nesse trabalho, Prof. Zou Changling da equipe de pesquisa, cooperando com pesquisadores da Shanxi University, alcançou uma taxa de isolamento de 30dB primeiro. Eles usaram uma bomba de luz circularmente polarizada para polarizar os átomos na câmara de gás para um estado de spin magnético específico, alcançando diferentes absorções e dispersões para diferentes luzes polarizadas. Com base nisso, eles adicionaram ainda uma cavidade de onda progressiva que aumentou muito a interação entre a luz e os átomos. A taxa de isolamento foi finalmente aumentada para 51,5dB e o meio não recíproco foi preparado com base no conjunto atômico.

O sistema tem boa robustez e é insensível à interferência de campos magnéticos externos fracos. A flutuação da frequência e da potência da bomba tem valor de aplicação prática.

Além disso, a equipe provou que dispositivos não recíprocos não produzem fótons ruidosos no campo não recíproco com um nível de confiança de 99,7%.

Essa conquista abriu uma nova direção no campo da não reciprocidade e é de grande importância na aplicação prática. Os revisores elogiaram muito este trabalho:"Os resultados são muito impressionantes e parecem encorajadores para a realização de dispositivos não recíprocos."