Jednofotonski odašiljač ima obećanje za kvantnu informacijsku obradu

Anonim

Nacionalni laboratorij Los Alamos izradio je prvi poznati materijal sposoban za emitiranje jednog fotona na sobnoj temperaturi i na telekomunikacijskim valnim duljinama. Ti emiteri kvantne svjetlosti nanočestica ugljika mogu biti važni za optičku obradu kvantnih informacija i sigurnost informacija, a također su od velikog interesa za ultrazvučni osjetilni, mjeriteljski i imaging zahtjevi te kao fotonski izvori za temeljne napretke u istraživanjima kvantne optike. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Photonics.

"Kemijski modificirajući nanotubnu površinu kako bi kontrolirano uveli nedostatke koji emitiraju svjetlost, razvili smo ugljikov nanocjevčice kao izvor jednog fotona koji radi na primjeni kvantnih emitera kvara koji djeluju pri sobnoj temperaturi i dokazuju njihovu funkciju u tehnološki korisnim valnim duljinama", rekao je Stephen Doorn, voditelj projekta u Los Alamosu i član Centra za integrirane nanotehnologije (CINT). "U idealnom slučaju, jedan odašiljač fotona omogućit će rad i emisiju na sobnoj temperaturi na telekomunikacijskim valnim duljinama, ali to je ostao neizostavni cilj. Do sada su materijali koji bi mogli djelovati kao jedini fotonski emiteri u tim valnim duljinama moraju biti ohladeni u tekući helij temperature, čineći ih mnogo manje korisnim za krajnje primjene ili znanstvene svrhe ", kazao je.

Kritičan proboj u CINT nanotubovima bio je sposobnost tima da silom nanocijevi ispuštaju svjetlost iz jedne točke duž cijevi, samo na mjestu kvara. Ključ je bio ograničiti razinu manjkavosti na jednu po cijevi. Jedna cijev, jedan kvar, jedan foton.,,, Emitiranjem svjetlosti samo jedan foton u isto vrijeme, tada se može kontrolirati kvantna svojstva fotona za pohranu, manipulaciju i prijenos informacija.

Istraživači CINT-a uspjeli su postići taj stupanj kontrole pomoću kemije na bazi diazonija, proces kojim su vezali organsku molekulu na površinu nanocjevčice kako bi poslužili kao defekt. Kemijska reakcija diazonija omogućila je kontrolirano uvođenje defekata na bazi benzena s smanjenom osjetljivošću na prirodne fluktuacije u okruženju. Važno je da je svestranost kemije diazonija također omogućila istraživačima pristup inherentnoj prilagodljivosti valnih duljina emitiranja nanosa.

Valne duljine (ili boja) fotona proizvedene u većini drugih pristupa bile su prekratke za telekomunikacijske aplikacije, pri čemu fotoni moraju biti učinkovito manipulirani i transportirani unutar optičkih krugova. Tim je utvrdio da odabirom nanocijevi odgovarajućeg promjera, pojedinačna emisija fotona može se prilagoditi osnovnoj regiji telekomunikacijske valne duljine.

Funkcionalizirani ugljikovi nanocjevčići imaju značajne izglede za daljnji razvoj, napomenuo je Doorn, uključujući napredak kemijske funkcionalizacije; integracija u fotonske, plazmonske i metamaterijalne strukture za daljnju kontrolu kvantnih svojstava emisije; i implementaciju u električno pogonjene uređaje i optičke sklopove za različite primjene.

menu
menu