发布日期：2024-08-11 17:00 点击次数：153
一个安装在芯片载体上的六脚压电衬底上的CBR样品示意图。尺寸不按比例缩放。b.成品样品的光学显微镜图像。插图中显示了单个结构中心的倾斜扫描电子显微镜图像。c. 腔增强量子点发射的纠缠光子态的重建密度矩阵.图片来源：eLight （2024）。DOI： 10.1186/s43593-024-00072-8
想象一下，发送消息的可能性甚至对最强大的计算机都完全不受影响。这是量子通信的不可思议的前景，它利用了被称为光子的光粒子的独特特性。
在量子网络中，信息不仅在光脉冲的存在与否中被编码，而且还在光子本身的复杂特性中进行编码，例如它们的偏振。
一个泛欧、亚洲和南美的研究团队开发出了一种新的光源，可以发射出异常明亮的纠缠光子。这些特殊的光子对是量子通信的基石，量子通信是一项革命性的技术，有望实现超安全的数据传输。与传统信号源不同，这种新设备通过实现高亮度和纠缠克服了限制，为更高效、更安全的量子网络铺平了道路。
能够产生纠缠光子的光源对于量子通信至关重要。纠缠是一种奇异的量子现象，其中两个光子联系在一起，无论距离如何，都共享相同的命运。如果有人测量一个纠缠光子的性质，另一个光子会立即反映出这种变化，即使它们相隔很远。这种固有的联系构成了量子通信中牢不可破加密的基础。
然而，现有的纠缠光子源往往面临局限性。传统方法，如自发参量下转换 （SPDC），可以产生高质量的纠缠光子，但在亮度方面存在问题。这意味着可用于通信的纠缠光子更少，从而减慢了数据传输速度。
在谐振激发下驱动的量子发射体提供了一种解决方案。这些发射器可以按需产生光子，并有可能变得更亮。其中，半导体量子点（QD）尤其有前途。然而，到目前为止，科学家们还无法优化量子点源的亮度和纠缠。他们经常不得不在两者之间做出选择。
这项发表在eLight上的新研究解决了这一挑战。科学家们创造了一种独特的设备，将量子点与特殊的光捕获腔和微机械平台集成在一起。这使他们能够精确控制量子点发出的光的特性。通过微调这些特性，他们取得了突破——一种同时产生明亮纠缠光子的光源。
这个新源代表了量子通信向实际应用迈出的重要一步。按需生成明亮的纠缠光子对于构建安全高效的量子网络至关重要。这些网络可能会彻底改变各个领域，从政府和金融机构的超安全通信到日常交易的牢不可破的加密。
虽然在实现纠缠光子的更高亮度和完全不可区分性方面仍然存在挑战，但这项研究标志着一个重大的进步。它展示了量子点作为构建量子通信网络未来的可靠来源的潜力。
更多信息：Michele B. Rota 等人，基于腔增强和应变调谐 GaAs 量子点的纠缠光子源，eLight （2024）。DOI： 10.1186/s43593-024-00072-8
期刊信息： eLight