科学家如何让量子点更智能、更便宜
量子点——可以按需发射单光子的半导体纳米结构——被认为是光子量子计算最有前途的来源之一。 然而，每个量子点都略有不同，可能会发出略有不同的颜色。 这意味着，为了产生多光子态，我们不能使用多个量子点。 通常，研究人员使用单个量子点，并使用快速电光调制器将发射复用为不同的空间和时间模式。 现在技术挑战来了：更快的电光调制器价格昂贵，并且通常需要非常定制的工程设计。 除此之外，它可能效率不高，这会在系统中引入不必要的损失。 由因斯布鲁克大学实验物理系光子学组的Vikas Remesh领导，剑桥大学、林茨约翰内斯开普勒大学等机构的研究人员参与的国际研究团队，现在已经展示了一种优雅的解决方案，可以绕过这些限制。 他们的方法使用一种称为受激双光子激发的纯光学技术，直接从量子点生成不同偏振态的光子流，而无需任何有源开关组件。 该团队通过生成具有出色单光子特性的高质量双光子态来展示他们的技术。 “该方法的工作原理是首先用精确定时的激光脉冲以产生双激子态，然后是偏振控制的刺激脉冲，在所需的偏振中确定性地触发光子发射，“该研究的第一作者 Yusuf Karli 和 Iker Avila Arenas 解释道。 “在光子学小组工作完成硕士论文对我来说是一次美妙的经历，”Iker Avila Arenas 回忆道，他是 2022-2024 年伊拉斯谟世界光子学安全可靠性光子学联合硕士项目的一员和安全，并在因斯布鲁克度过了 6 个月。 “这种方法之所以特别优雅，是因为我们已经将复杂性从单光子发射后昂贵、损耗诱发的电子元件转移到了光激发阶段，这是在使量子点源在实际应用中更加实用方面向前迈出了重要一步，”Vikas Remesh 指出。 研究的首席研究员。 展望未来，研究人员设想扩展该技术以产生光子使用专门设计的量子点具有任意线性偏振态。 “这项研究直接应用于安全量子密钥分发协议，其中多个独立的光子流可以实现与不同方同时安全通信，以及多光子干扰实验，这对于测试量子力学的基本原理也非常重要，”负责人 Gregor Weihs 解释道 因斯布鲁克光子学研究小组的成员。 的研究，发表于 inpj 量子信息，代表了涉及量子光学、半导体物理和光子工程专业知识的协作努力。 这项工作得到了奥地利科学基金 （FWF）、奥地利研究促进局 （FFG） 和欧盟研究计划的支持。