237
Фізики використовували квантові точки, вбудовані в нанопроволоку, для генерації заплутаних пар фотонів.
Дослідники з Інституту квантових обчислень Університету Ватерлоо продемонстрували метод створення “практично ідеальних” пар заплутаних фотонів за допомогою напівпровідникових квантових точок. Метод підійде для квантового розподілу ключів у захищених мережах квантового зв’язку.
Заплутані фотони – це частинки світла, стани яких залишаються взаємозалежними на великих відстанях. Дослідники об’єднали дві технології, відзначених Нобелівськими преміями, – створення заплутаних фотонів і управління квантовими точками, щоб оптимізувати формування пов’язаних станів у світлових частинок.
Вбудовуючи напівпровідникові квантові точки в нанопроволоку, дослідники створили джерело, яке створює майже ідеальні заплутані фотони в 65 разів ефективніше, ніж це вдавалося раніше. Збуджуючи джерело лазерами, фізики могли генерувати заплутані пари в потрібний момент. Потім дослідники використовували детектори одиночних фотонів високої роздільної здатності, щоб підвищити ступінь заплутаності.
Джерело заплутаних фотонів – квантова точка на основі індію, вбудована в напівпровідниковий нанодріт (зліва), і візуалізація того, як заплутані фотони ефективно витягають із нанодріта. Зображення: University of Waterloo
Системи з квантовими точками традиційно стикалися з проблемою розщеплення тонкої структури, яка призводить до коливань заплутаного стану з плином часу, пояснюють учені. Вони подолали проблему, об’єднавши квантові точки з дуже швидкою і точною системою виявлення.
По суті, ми отримали часову мітку того, який вигляд має заплутаний стан у кожній точці під час коливань, ідеальну заплутаність, – говорить Маттео Пеннаккіетті, співавтор дослідження
Щоб продемонструвати можливості застосування технології, використовуючи нове джерело заплутаності на основі квантових точок, дослідники змоделювали квантовий розподіл ключів. Аналіз показав, що джерело на основі квантових точок має перспективи в майбутньому безпечних квантових комунікацій.
Поєднання високого ступеня заплутаності та високої ефективності необхідне для цікавих додатків, таких як квантовий розподіл ключів або квантові повторювачі, які покликані розширити відстань безпечного квантового зв’язку до глобального масштабу або зв’язати віддалені квантові комп’ютери, – ствреджує Майкл Реймер, професор Інституту квантових обчислень Університету Ватерлоо та співавтор дослідження
