Quantum Computing
Nanoantenna maak gevorderde kwantumkommunikasie en databerging moontlik
Navorsers aan die Osaka Universiteit, saam met vennote wat saamwerk, het 'n nanoantenna vervaardig wat groot implikasies kan hê vir ultra-veilige, langafstandkommunikasie.
Die onlangse studie is gepubliseer in Toegepaste Fisika Express.
Die span het foton-na-elektron-omskakeling aansienlik verbeter deur 'n metaal-nanostruktuur, wat die ontwikkeling van tegnologieë vir die deel en verwerking van data sal bevorder.
Die oordrag van kwantuminligting oor lang afstand
Aangesien klassieke rekenaarinligting op eenvoudige aan/af-uitlesings gebaseer is, is dit redelik maklik om 'n tegnologie genaamd 'n herhaler te gebruik om inligting oor lang afstande te versterk en oor te dra. Kwantuminligting is egter meer kompleks en gebaseer op veilige uitlesings, soos elektronspin.
Halfgeleier-nanobokse, of kwantumkolletjies, is materiale waarna navorsers gekyk het om kwantuminligting te stoor en oor te dra. Met dit gesê, is kwantumherhaler-tegnologieë op verskeie maniere beperk, insluitend die huidige benadering tot die omskakeling van foton-gebaseerde inligting na elektron-gebaseerde inligting. Hierdie proses is hoogs ondoeltreffend, en daarom het die span navorsers begin om nuwe maniere te soek om hierdie omskakelings- en oordragprobleem te oorkom.
Die Nanoantenna
Rio Fukai is hoofskrywer van die studie.
"Die doeltreffendheid van die omskakeling van enkelfotone in enkelelektrone in galliumarsenied-kwantumkolle - algemene materiale in kwantumkommunikasienavorsing - is tans te laag," sê Fukai. "Gevolglik het ons 'n nanoantenna - bestaande uit ultraklein konsentriese ringe van goud - ontwerp om lig op 'n enkele kwantumkol te fokus, wat lei tot 'n spanninguitlees van ons toestel."
Een van die indrukwekkende resultate van hierdie studie is dat die span in staat was om fotonabsorpsie met 'n faktor van tot 9 te verbeter in vergelyking met die nie-gebruik van die nanoantenna. Die meeste van die fotogegenereerde elektrone is nie vasgevang toe 'n enkele kwantumkol verlig is nie. In plaas daarvan het hulle in onsuiwerhede of ander plekke in die toestel opgehoop.
Die oormaat elektrone het 'n minimale spanninguitlesing gegee wat onderskei kon word van die een wat deur die kwantumpuntelektrone gegenereer word. Dit alles beteken dat die toestel se beoogde uitlees nie ontwrig is nie.
Akira Oiwa is senior skrywer van die navorsing.
"Teoretiese simulasies dui daarop dat ons die fotonabsorpsie met tot 'n faktor van 25 kan verbeter," sê Oiwa. Die verbetering van die belyning van die ligbron en meer presies die vervaardiging van die nanoantenna is deurlopende navorsingsrigtings in ons groep.”
Hierdie nuwe navorsing verskaf goed gevestigde nanofotonika om kwantumkommunikasie en inligtingnetwerke te bevorder. Dit kan lei tot nuwe soorte kwantumtegnologieë met potensiële toepassings in inligtingsekuriteit en dataverwerking.
