الحوسبة الكمومية
Nanoantenna Enables Advanced Quantum Communication and Data Storage
الباحثون في جامعة أوساكا، إلى جانب الشركاء المتعاونين، قدصنعوا نانوأنتينا يمكن أن يكون له تأثير كبير على الاتصالات الأمنة على مسافات طويلة.
نشرت الدراسة الحديثة في Applied Physics Express.
قامت الفريق بتعزيز التحويل من فوتون إلى إلكترون بشكل كبير من خلال هيكل نانوي من المعدن، مما سيسهم في تطوير التكنولوجيا لمشاركة البيانات ومعالجتها.
نقل المعلومات الكمومية على مسافات طويلة
由于 المعلومات الكمومية تعتمد على قراءات أمنة، مثل دوران الإلكترون، فإن نقل المعلومات الكمومية على مسافات طويلة أكثر تعقيدا.
ال盒ات النانوية شبه الموصلية، أو النقاط الكمومية، هي مواد يبحث فيها الباحثون لتحقيق نقل المعلومات الكمومية. ومع ذلك، فإن تقنيات التكرار الكمومي محدودة في عدة مجالات، بما في ذلك التحويل من المعلومات الفوتونية إلى المعلومات الإلكترونية. هذا التحويل غير فعال، لذلك قام فريق الباحثين بالبحث عن طرق جديدة للتغلب على هذه المشكلة.
النانوأنتينا
ريو فوكاي هو المؤلف الرئيسي للدراسة.
“كفاءة تحويل الفوتونات المفردة إلى إلكترونات مفردة في النقاط الكمومية من غاليوم زرنيخ — المواد الشائعة في أبحاث الاتصالات الكمومية — منخفضة جدا،” يقول فوكاي. “لذلك، قمنا بتصميم نانوأنتينا — يتكون من حلقات متحدة المركز من الذهب — لتوجيه الضوء على نقطة كمومية مفردة، مما يؤدي إلى قراءة جهد من جهازنا.”
إحدى النتائج المثيرة في هذه الدراسة هي أن الفريق كان قادرا على تعزيز امتصاص الفوتونات بمعامل يصل إلى 9 مقارنة بالحالة التي لا تستخدم فيها النانوأنتينا. معظم الإلكترونات التي تم توليدها بواسطة الضوء لم يتم احتجازها عندما تم توجيه ضوء على نقطة كمومية مفردة. بدلا من ذلك، تراكمت في الشوائب أو المواقع الأخرى في الجهاز.
الإلكترونات الزائدة أعطت قراءة جهد دقيقة يمكن تمييزها عن تلك التي تم توليدها بواسطة إلكترونات النقطة الكمومية. كل هذا يعني أن قراءة الجهاز المقصودة لم يتم تعطيلها.
أكيرا أويوا هو المؤلف الرئيسي للبحث.
“تشير المحاكاة النظرية إلى أننا يمكن أن نتحسن امتصاص الفوتونات بمعامل يصل إلى 25،” يقول أويوا. “تحسين محاذاة مصدر الضوء وتصنيع النانوأنتينا بدقة أكبر هي اتجاهات البحث الجارية في مجموعتنا.”
توفر هذه الأبحاث الجديدة أسسا متقدمة للفوتونات النانوية لتطوير الاتصالات الكمومية وشبكات المعلومات. يمكن أن تؤدي إلى تقنيات كمومية جديدة ذات تطبيقات محتملة في أمن المعلومات ومعالجة البيانات.
