Początek półprzewodnikowych sieci kwantowych: naukowcy wykazali dobrze widoczną interferencję kwantową między dwiema niezależnymi półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi – ważny krok w kierunku skalowalnych sieci kwantowych

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Początek półprzewodnikowych sieci kwantowych: Naukowcy wykazali dobrze widoczne interferencje kwantowe między dwiema niezależnymi półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi — ważny krok w kierunku skalowalnych sieci kwantowych

Eksperymentalna konfiguracja interferencji kwantowej między dwoma niezależnymi źródłami jednofotonowymi QD w stanie stałym oddzielonymi włóknem o długości 302 km. DM: zwierciadło dichromatyczne, LP: dalekie przejście, BP: pasmo przepustowe, BS: rozdzielacz wiązki, SNSPD: nadprzewodzący nanoprzewodowy detektor pojedynczych fotonów, HWP: płyta półfalowa, QWP: płyta ćwierćfalowa, PBS: polaryzacyjny rozdzielacz wiązki. KREDYT
Ty i in., doi 10.1117/1.AP.4.6.066003

Abstrakcyjny:
Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki uczciła fundamentalne zainteresowanie splątaniem kwantowym, a także przewidziała potencjalne zastosowania w „drugiej rewolucji kwantowej” — nowej epoce, w której jesteśmy w stanie manipulować dziwactwami mechaniki kwantowej, w tym kwantową superpozycją i splątaniem. Wielkoskalowa iw pełni funkcjonalna sieć kwantowa to święty Graal informatyki kwantowej. Otworzy nowe granice fizyki, oferując nowe możliwości obliczeń kwantowych, komunikacji i metrologii.

Początek półprzewodnikowych sieci kwantowych: Naukowcy wykazali dobrze widoczną interferencję kwantową między dwiema niezależnymi półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi — ważny krok w kierunku skalowalnych sieci kwantowych

Bellingham, Waszyngton | Opublikowano 6 stycznia 2023 r

Jednym z najważniejszych wyzwań jest zwiększenie odległości komunikacji kwantowej do praktycznie użytecznej skali. W przeciwieństwie do klasycznych sygnałów, które można wzmacniać bezgłośnie, stanów kwantowych w superpozycji nie można wzmacniać, ponieważ nie można ich doskonale sklonować. Dlatego wysokowydajna sieć kwantowa wymaga nie tylko kanałów kwantowych o bardzo niskich stratach i pamięci kwantowej, ale także wysokowydajnych kwantowych źródeł światła. Ostatnio nastąpił ekscytujący postęp w satelitarnej komunikacji kwantowej i przekaźnikach kwantowych, ale brak odpowiednich źródeł pojedynczych fotonów zahamował dalsze postępy.

Co jest wymagane od źródła pojedynczego fotonu do zastosowań w sieciach kwantowych? Po pierwsze, powinien emitować jeden (tylko jeden) foton na raz. Po drugie, aby osiągnąć jasność, źródła jednofotonowe powinny charakteryzować się wysoką wydajnością systemu i dużą częstotliwością powtarzania. Po trzecie, w zastosowaniach takich jak teleportacja kwantowa, które wymagają zakłócania niezależnych fotonów, pojedyncze fotony powinny być nie do odróżnienia. Dodatkowe wymagania obejmują skalowalną platformę, przestrajalną i wąskopasmową szerokość linii (sprzyjającą synchronizacji czasowej) oraz łączność z kubitami materii.

Obiecującym źródłem są kropki kwantowe (QD), cząstki półprzewodnikowe o wielkości zaledwie kilku nanometrów. Jednak w ciągu ostatnich dwóch dekad widoczność interferencji kwantowej między niezależnymi QD rzadko przekraczała klasyczną granicę 50%, a odległości ograniczono do około kilku metrów lub kilometrów.

Jak doniesiono w Advanced Photonics, międzynarodowy zespół naukowców osiągnął interferencję kwantową o wysokiej widoczności między dwoma niezależnymi QD połączonymi światłowodami o długości ~300 km. Zgłaszają wydajne i nie do odróżnienia źródła pojedynczych fotonów z bardzo niskim poziomem szumów, przestrajalną konwersją częstotliwości pojedynczego fotonu i transmisją długich włókien o niskiej dyspersji. Pojedyncze fotony są generowane z napędzanych rezonansowo pojedynczych QD, deterministycznie sprzężonych z mikrownękami. Kwantowe konwersje częstotliwości służą do eliminacji niejednorodności QD i przesunięcia długości fali emisji do pasma telekomunikacyjnego. Obserwowana widoczność interferencji sięga 93%. Według starszego autora Chao-Yang Lu, profesora na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Chinach (USTC), „Możliwe ulepszenia mogą jeszcze bardziej wydłużyć dystans do ~ 600 km”.

Lu zauważa: „Nasza praca przeskoczyła z poprzednich eksperymentów kwantowych opartych na QD w skali od ~1 km do 300 km, o dwa rzędy wielkości większej, a tym samym otwiera ekscytującą perspektywę stałych sieci kwantowych”. Dzięki temu zgłoszonemu skokowi świt półprzewodnikowych sieci kwantowych może wkrótce zacząć zbliżać się do dnia.

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Daneeta Steffensa
SPIE - Międzynarodowe Towarzystwo Optyki i Fotoniki
Biuro: 360-685-5478

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: