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都柏林研究人员利用量子点研究出单光子发光器件

2020-07-29 16:30:52浏览:550来源:中国激光网   
       来自自适应性纳米结构和纳米器件研究中心(CRANN)和三一物理学院的科学家评论说这种单光子器件给量子计算提供一个更好的方向。自适应性纳米结构和纳米器件研究中心(CRANN)和三一物理学院的研究人员研究出了一种新的器件,这种器件会从量子点中发射单一光子。他们表示这个方法对应用量子计算机,量子通讯和其它量子设备起到关键作用。这个团队把这个单光子器件称为“对之前在光子系统上的设计作出了巨大的改进”,使得发射的单一光子具有可控性和定向性,而且产生出成对的纠缠态的量子点。

量子位和量子计算
       量子计算机的优势是利用量子比特,也就是量子位的特性来实行计算。都柏林团队说这种量子计算机的计算能力将远远超过传统的计算机。量子纠缠是量子机制里一项基本属性。当一组或一群粒子量子机械般纠缠在一起导致一种量子状态,每个成对中的一个粒子不能独立于成对粒子中的另一个粒子的状态去描述,这种情况就是发生了量子纠缠。根本上来说,两个纠缠的量子点可以释放出纠缠的光子。
        科学家们正在探索不同的设计方案,使量子计算成为现实。其中一种观点是利用光子系统,利用在纳米尺度光的量子特性,也就是量子位。三一团队在《纳米学报》上发表描述了他们的工作。
       新系统利用单一光子,这些单一光子从量子点以在时间和空间上受控方式发射出来。对于量子计算等应用,需要控制这些点的单光子发射, 并产生出与其成对的量子点发射单光子的量子纠缠。
       自适应性纳米结构和纳米器件研究中心(CRANN )和三一物理学院的约翰·多尼根教授评论道:“我们的器件的工作原理是将一个金属尖端放在几纳米范围的一个表层,这个表层包含量子点。金属尖端被光所激发, 产生强电场,可以大大增加量子点发射单光子的数量。”这个强电场还可以让成对的量子点发射的光子成对,让他们的量子态发生纠缠,这是量子发光器件独有的特性。另一个重要优势是,这种光量子器件的工作原理在量子计算的应用方面要优于当前最主流的发光器件。
 
简洁的器件设计方案
        三一物理学院和自适应性纳米结构和纳米器件研究中心(CRANN )的量子纳米光子学教授奥尔特温赫斯教授补充说:“通过用金属尖端扫描含有量子点的表面,我们可以按要求生成单光子的发射。这种器件比当前主流的器件要简单得多。主流的系统试图在靠近量子点的区域固定金属尖端或空腔。”
    “现在我们预计这种器件将对量子技术中量子发光器件的研究有着重大的影响。”赫斯教授和多尼根教授的合作始于赫斯教授在伦敦帝国学院工作期间。赫斯教授最近继续任命三一,并将继续通过爱尔兰的SFI研究工作项目的形式合作。该团队计划制造能够演示受控单光子发射的器件,并为爱尔兰量子技术的研究工作做出积极贡献。
 
(责任编辑:小编)
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