The Technion, Israel’s leading university for innovation, has laid the foundation for a new scientific field: quantum metamaterials. The breakthrough was presented in the journal Science. Basic research by Professor Mordechai Segev of the Physics Department and Solid State Institute, together with Professor Erez Hasman of the Technion’s Faculty of Mechanical Engineering, established a groundbreaking link between metamaterials and quantum research in the areas of information and computing. A metamaterial is an artificially engineered structure whose permeability to electric and magnetic fields differs from that found in naturally occurring materials. This is achieved by incorporating specially designed, usually periodic, microscopically fine structures (cells or individual elements) made of electrically or magnetically responsive materials inside them—nanomaterials. What makes them special is not only the negative refractive index, but also the fact that light can be digitized with them. This opens up entirely new possibilities for manipulating light: it can be not only bent or reflected, but also stretched, compressed, or distorted in controlled ways. The Technion has now taken this a decisive step further by effectively digitizing light at the quantum level. For the first time, the Technion team has succeeded in using metamaterials as building blocks for quantum optics. This breakthrough enables the first-ever experimental manipulation of entanglement—the fundamental information unit and principle of quantum physics. In doing so, the Technion can essentially access the “code of matter.” “Technion researchers have for the first time shown it is experimentally feasible to use metamaterials as the building blocks for quantum optics and quantum information. More specifically, the researchers have demonstrated the use of metamaterials to generate and manipulate entanglement – which is the most crucial feature of any quantum information scheme.” This opens up completely new avenues in quantum encryption and quantum computing, and even makes it possible to render objects effectively “invisible.”
Die führende Universität für Innovation in Israel, das Technion, hat die Grundlage für eine neue Wissenschaft gelegt: Quantum Metamaterialien, welches im Wissenschaftsjournal Science vorgestellt wurde.
Die Grundlagenforschung von Professor Mordechai Segev vom Physics Department and Solid State Institute, Prof. Erez Hasman von Technions Faculty of Mechanical Engineering fanden eine Verknüpfung zwischen Metamaterialien und Quantenforschung im Bereich Information und Computer.
Metamaterial ist grundsätzlich eine künstlich hergestellte Struktur, deren Durchlässigkeit für elektrische und magnetische Felder von der in der Natur üblichen abweicht. Das wird erreicht durch speziell angefertigte, meist periodische, mikroskopisch feine Strukturen (Zellen, Einzelelemente) aus elektrischen oder magnetisch wirksamen Materialien in ihrem Inneren: Nanomaterial. Das besondere ist u.a. nicht nur der negative Brechungsindex, sondern dass sich Licht damit auch digitalisieren lässt, was völlig neue Wege der Lichtmanipulation eröffnet. So kann Licht dann nicht nur gebrochen oder reflektiert werden, sondern beispielsweise gedehnt oder gestreckt oder verzerrt werden.
Einen Schritt weiter geht hier das Technion, dass quasi das Licht auf der Quantenebene digitalisiert. Dem Technion ist es nun erstmalig gelungen, Metamaterial als Baustein für Quantenoptik zu verwenden, womit erstmalig die sogenannte Verschränkung manipuliert werden kann, die grundlegende Informationseinheit/prinzip in der Quantenphysik. Das Technion kann so quasi auf den Code der Maerie zugreifen: “Technion researchers have for the first time shown it is experimentally feasible to use metamaterials as the building blocks for quantum optics and quantum information. More specifically, the researchers have demonstrated the use of metamaterials to generate and manipulate entanglement – which is the most crucial feature of any quantum information scheme.” Damit können völlig neue Wege in der Verschlüsselung oder Quantencomputer beschritten bis hin das Objekte effektiv “unsichtbar” gemacht werden können.