Nelineární optika mění frekvenci světla a umožňuje například směšování signálů nebo tvorbu provázaných fotonů. Běžné krystaly však často potřebují dlouhou dráhu světla. Mezinárodní tým proto spojil 595 nanometrů silnou vícevrstvou strukturu kvantových studní GaAs/AlGaAs s přesným polem nanosloupků oxidu titaničitého.

Asymetrické kvantové studny vytvořily silnou nelineární odezvu při vlnové délce kolem 1,57 mikrometru, ale její vhodná složka byla z volného prostoru obtížně dostupná. Metapovrch světlo lokálně natočil, zesílil a při náklonu vzorku o pouhých 0,3 stupně porušil symetrii potřebnou pro vznik druhé harmonické.

Samotný materiál dosáhl nelineární susceptibility druhého řádu 1,6 nm/V a společná struktura efektivně přibližně 14 nm/V. To je měřená vlastnost konkrétního rezonantního vzorku, nikoli účinnost celého budoucího zařízení. Odezva navíc využívala úzkou rezonanci a při vyšších výkonech se od ideálního chování mírně odchylovala pravděpodobně kvůli zahřívání.

Možné využití zahrnuje kompaktní měniče frekvence, fotonické zpracování signálu a zdroje pro kvantovou komunikaci. Nejdříve je nutné rozšířit pracovní pásmo, snížit ztráty, zlepšit výrobu a integrovat zdroj i vlnovody. Pilotní čipové demonstrace mohou přijít v horizontu 3–6 let; spolehlivé sériové nasazení bude pravděpodobně vyžadovat delší dobu.