Fotonların Yarı İletken Yanal Kuantum Noktalarına Etkili Aydınlanması

Bir yüzey plazmon anteni ve kuantum noktalarında elektronların uyarılması kullanılarak fotonların yarı iletken yanal kuantum noktalarına verimli şekilde aydınlatılmasının kavramsal çizimi. Kredi: Telif hakkı @ 2021 Oiwa laboratuvarı. Her hakkı saklıdır

Osaka Üniversitesi’nden araştırmacılar, kuantum bilgi taşıyıcıları arasındaki aktarım verimliliğini, köklü nanobilime dayalı ve gelecek ileri iletişim teknolojileriyle uyumlu olacak şekilde geliştirdiler.

Günümüzün klasik bilgisayar teknolojilerinde olduğu gibi basit birler ve sıfırlar şeklinde bilgi depolama ve aktarımı, geliştirilmekte olan kuantum teknolojileri için yetersizdir. Şimdi, Japonya’dan araştırmacılar, kuantum bilgi ağlarını pratik kullanıma yaklaştırmaya yardımcı olacak bir nanoanten ürettiler.

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada Uygulamalı Fizik Ekspres, Osaka Üniversitesi’nden araştırmacılar ve işbirliği yapan ortaklar, veri paylaşımı ve işleme için ileri teknolojilerin geliştirilmesinde önemli bir adım olan bir metal nano yapı aracılığıyla foton-elektron dönüşümünü önemli ölçüde geliştirdiler.

Klasik bilgisayar bilgileri, basit açma/kapama okumalarına dayanır. Bu bilgiyi uzun mesafelerde yükseltmek ve yeniden iletmek için tekrarlayıcı olarak bilinen bir teknolojiyi kullanmak kolaydır. Kuantum bilgisi, foton polarizasyonu ve elektron dönüşü gibi nispeten daha karmaşık ve güvenli okumalara dayanır. Kuantum noktaları olarak bilinen yarı iletken nano kutular, araştırmacıların kuantum bilgilerini depolamak ve aktarmak için önerdiği malzemelerdir. Bununla birlikte, kuantum tekrarlayıcı teknolojilerinin bazı sınırlamaları vardır; örneğin, foton tabanlı bilgiyi elektron tabanlı bilgiye dönüştürmenin mevcut yolları oldukça verimsizdir. Bu bilgi dönüştürme ve aktarma zorluğunun üstesinden gelmek, Osaka Üniversitesi’ndeki araştırmacıların ele almayı amaçladığı şeydir.

Baş yazar Rio Fukai, “Galyum arsenit kuantum noktalarındaki (kuantum iletişim araştırmalarında yaygın olarak kullanılan malzemeler) tekli fotonları tek elektronlara dönüştürmenin verimliliği şu anda çok düşük” diye açıklıyor. “Buna göre, ışığı tek bir kuantum noktasına odaklamak için ultra küçük eşmerkezli altın halkalarından oluşan bir nanoanten tasarladık ve bu da cihazımızdan bir voltaj okuması sağladı.”

Araştırmacılar, nanoanten kullanmamaya kıyasla foton emilimini 9’a kadar artırdı. Tek bir kuantum noktasını aydınlattıktan sonra, fotojenere edilmiş elektronların çoğu orada hapsolmadı ve bunun yerine safsızlıklarda veya cihazdaki diğer yerlerde birikti. Bununla birlikte, bu fazla elektronlar, kuantum nokta elektronları tarafından üretilenden kolaylıkla ayırt edilebilen ve dolayısıyla cihazın amaçlanan okumasını bozmayan minimum bir voltaj okuması verdi.

Kıdemli yazar Akira Oiwa, “Teorik simülasyonlar, foton emilimini 25 kata kadar iyileştirebileceğimizi gösteriyor” diyor. “Işık kaynağının hizalamasını iyileştirmek ve nanoanteni daha kesin olarak üretmek, grubumuzda devam eden araştırma yönergeleridir.”

Bu sonuçların önemli uygulamaları vardır. Araştırmacılar artık, yaklaşmakta olan kuantum iletişim ve bilgi ağlarının beklentilerini ilerletmek için köklü nano-fotonik kullanma araçlarına sahipler. Kuantum teknolojisi, dolaşıklık ve süperpozisyon gibi soyut fizik özelliklerini kullanarak, önümüzdeki on yıllarda benzeri görülmemiş bilgi güvenliği ve veri işleme sağlayabilir.

Referans: Rio Fukai, Yuji Sakai, Takafumi Fujita, Haruki Kiyama, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck ve Akira Oiwa tarafından “Yüzey plazmon antenli bir yanal kuantum noktasında fotojenere edilmiş tek elektronların tespiti”, 9 Kasım 2021, Uygulamalı Fizik Ekspres.
DOI: 10.35848 / 1882-0786 / ac336d





#Uzun #Mesafe #Ultra #Güvenli #Kuantum #İletişimi #için #Nanoanten