操纵光的新光学元素将允许在现代信息技术中，尤其是量子计算机中进行更高级的应用。然而，仍然存在的主要挑战是通过纳米结构表面的非重生光传播，在该表面上，这些表面被微小的规模操纵。Paderborn University的Ultrafast纳米光子学工作组负责人Thomas Zentgraf教授解释说：“在相互传播中，光可以通过结构前进和向后走相同的路径；但是，非近代式传播与一条单向街道相当它只能沿一个方向散布。”非循环性是光学特征的特殊特征，它会在其方向逆转时导致光产生不同的材料特征。一个例子是一个由一侧透明的玻璃制成的窗户，可以打开，但在另一侧充当镜子并反射光。这就是二元性。Zentgraf说：“在光子学领域，这种双重性对于开发创新的光学元素来操纵光很有帮助。”

在他在Paderborn大学的工作组与澳大利亚国立大学和新加坡技术与设计大学的研究人员之间的当前合作中，非重生光传播与激光光的频率转换相结合，换句话说，频率和频率和频率变化因此，光的颜色也是如此。Sergey Kruk博士解释说：“我们使用了特殊设计的结构中的频率转换，尺寸在几百纳米的范围内，将红外光转化为可见光的光线。”Zentgraf小组的Curie研究员。实验表明，这种转换过程仅在纳米结构表面的一个照明方向上发生，而在相反的照明方向上完全抑制了它。频率转换特性中的二元性用于将图像编码为原本透明的表面。Zentgraf说：“我们以各种纳米结构的方式根据样品表面从前面还是后部照亮样品表面产生不同的图像。”照明。”

在他们的第一个实验中，可见范围内的频率转换光的强度仍然很小。因此，下一步是进一步提高效率，以便频率转换所需的红外光。在将来的光学整合电路中，频率转换的方向控制可用于直接用不同的光切换光，或者直接在小芯片上直接在量子光计算中产生特定的光子条件。Zentgraf说：“也许我们会在未来的光学量子计算机中看到一个应用程序，其中使用频率转换的单个光子的定向生产起着重要作用。”

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期刊参考：

1. Sergey S. Kruk，Lei Wang，Basudeb Sain，Zhaogang Dong，Joel Yang，Thomas Zentgraf，Yuri Kivshar。非线性介电元面的图像的不对称参数生成。自然光子学，2022年；doi：10.1038/s41566-022-01018-7