В Physical Review Letters опубликована работа Инсбрукского университета (Австрия), которая может ускорить создание практичных источников фотонов для квантовых технологий.
Сегодня квантовые точки (полупроводниковые наноструктуры, испускающие одиночные фотоны по требованию) считаются перспективными для квантовых компьютеров и защищенной связи. Но у каждой точки свой «цвет» излучения, и это мешает использовать несколько источников одновременно. Приходится работать с одной точкой и распределять ее фотоны по каналам с помощью электрооптических модуляторов. Эти приборы дороги, требуют индивидуальной настройки и снижают эффективность системы.
Команда Викаса Ремеша предложила обойтись без сложной электроники. Они использовали чисто оптический метод — стимулированное двухфотонное возбуждение. Это способ «запустить» квантовую точку с помощью точно рассчитанных лазерных импульсов. Сначала формируется биэкситонное состояние: в точке появляются две связанные пары электрон-дырка — мини-системы, которые могут испускать фотоны. Затем подаются дополнительные импульсы с заданной поляризацией, и точка испускает фотоны в нужном состоянии.
Результат — высококачественные двухфотонные состояния, при этом сохраняется качество одиночных фотонов. Главное преимущество — все настройки происходят на этапе возбуждения, без потерь и дорогостоящих электронных компонентов после испускания фотона.
По словам исследователей, технология уже подходит для защищенной передачи квантовых ключей, когда несколько потоков фотонов обеспечивают связь с разными сторонами одновременно. Она также полезна для экспериментов по многофотонной интерференции, которые проверяют основы квантовой механики. В будущем ученые хотят расширить метод, чтобы управлять любыми линейными состояниями поляризации фотонов с помощью специально созданных квантовых точек.
Ранее Наука Mail рассказала, какие направления и компании формируют развитие квантовых технологий в России и мире.
