Изображение: University of Waterloo
Физики использовали квантовые точки, встроенные в нанопроволку, для генерации запутанных пар фотонов, пишет «Хайтек».
Исследователи из Института квантовых вычислений Университета Ватерлоо продемонстрировали метод создания «практически идеальных» пар запутанных фотонов с помощью полупроводниковых квантовых точек. Метод подойдет для квантового распределения ключей в защищенных сетях квантовой связи.
Запутанные фотоны — это частицы света, состояния которых остаются взаимозависимыми на больших расстояния. Исследователи объединили две технологии, удостоенные Нобелевских премий — создания запутанных фотонов и управления квантовыми точками, чтобы оптимизировать формирования связанных состояний у световых частиц.
Встраивая полупроводниковые квантовые точки в нанопроволоку, исследователи создали источник, который создает почти идеальные запутанные фотоны в 65 раз эффективнее, чем это удавалось ранее. Возбуждая источник лазерами, физики могли генерировать запутанные пары в нужный момент. Затем исследователи использовали детекторы одиночных фотонов высокого разрешения, чтобы повысить степень запутанности.
Источник запутанных фотонов — квантовая точка на основе индия, встроенная в полупроводниковую нанопроволоку (слева), и визуализация того, как запутанные фотоны эффективно извлекаются из нанопроволоки. Изображение: University of Waterloo
Системы с квантовыми точками традиционно сталкивались с проблемой расщепления тонкой структуры, которая приводит к колебаниям запутанного состояния с течением времени, объясняют ученые. Они преодолели проблему, объединив квантовые точки с очень быстрой и точной системой обнаружения.
"По сути, мы получили временную метку того, как выглядит запутанное состояние в каждой точке во время колебаний, идеальную запутанность", - пояснил Маттео Пеннаккиетти, соавтор исследования.
Чтобы продемонстрировать возможности применения технологии, используя новый источник запутанности на основе квантовых точек, исследователи смоделировали квантовое распределение ключей. Анализ показал, что источник на основе квантовых точек имеет перспективы в будущем безопасных квантовых коммуникаций.
"Сочетание высокой степени запутанности и высокой эффективности необходимо для интересных приложений, таких как квантовое распределение ключей или квантовые повторители, которые призваны расширить расстояние безопасной квантовой связи до глобального масштаба или связать удаленные квантовые компьютеры", - отметил Майкл Реймер, профессор Института квантовых вычислений Университета Ватерлоо и соавтор исследования.
