Νανόκεραια Ενεργοποιεί Προηγμένα Κванτικά Συστήματα Επικοινωνίας και Αποθήκευσης Δεδομένων

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Όσακα, μαζί με συνεργαζόμενους εταίρους, έχουν κατασκευάσει μια νανόκεραια που μπορεί να έχει μεγάλες επιπτώσεις για την υπερ-ασφαλή, μακροπρόθεσμη επικοινωνία.

Η πρόσφατη μελέτη δημοσιεύθηκε στο Applied Physics Express.

Η ομάδα βελτίωσε σημαντικά τη μετατροπή φωτόνων σε ηλεκτρόνια μέσω μιας μεταλλικής νανοδομές, που θα προωθήσει την ανάπτυξη τεχνολογιών για την κοινή χρήση και την επεξεργασία δεδομένων.

Μεταφορά Κванτικής Πληροφορίας Μακρά Απόσταση

Καθώς η πληροφορία των κλασικών υπολογιστών βασίζεται σε απλές ανάγνωσεις on/off, είναι σχετικά εύκολο να χρησιμοποιηθεί μια τεχνολογία που ονομάζεται επαναλήπτης για την ενίσχυση και τη μετάδοση της πληροφορίας σε μακρές αποστάσεις. Ωστόσο, η κванτική πληροφορία είναι πιο σύνθετη και βασίζεται σε ασφαλείς ανάγνωσεις, όπως η σπιν των ηλεκτρονίων.

Οι νανοκουτίες ημιαγωγών, ή κβαντικά σημεία, είναι υλικά που οι ερευνητές έχουν εξετάσει για την αποθήκευση και τη μεταφορά κванτικής πληροφορίας. Με αυτό που ειπώθηκε, οι τεχνολογίες κβαντικών επαναλήπτων είναι περιορισμένες με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της τρέχουσας προσέγγισης για τη μετατροπή φωτόνων σε ηλεκτρόνια. Αυτή η διαδικασία είναι υψηλά ανεπαρκής, που είναι ο λόγος για τον οποίο η ομάδα των ερευνητών έψαχνε για νέους τρόπους για να υπερβούν αυτό το πρόβλημα μετατροπής και μεταφοράς.

Η Νανόκεραια

Ο Rio Fukai είναι ο κύριος συγγραφέας της μελέτης.

“Η απόδοση της μετατροπής đơnών φωτόνων σε μονά ηλεκτρόνια σε κβαντικά σημεία από γαλλियम αρσενικό — κοινά υλικά στην έρευνα κβαντικής επικοινωνίας — είναι目前 πολύ χαμηλή”, λέει ο Fukai. “Συνεπώς, σχεδιάσαμε μια νανόκεραια — αποτελούμενη από υπερ-μικρές συνκεντρικές δακτυλίους από χρυσό — για να εστιάσει το φως σε ένα μόνο κβαντικό σημείο, με αποτέλεσμα μια ανάγνωση τάσης από τη συσκευή μας.”

Ένα από τα εντυπωσιακά αποτελέσματα αυτής της μελέτης είναι ότι η ομάδα ήταν σε θέση να ενισχύσει την hấpρόφηση φωτόνων με ένα παράγοντα έως και 9 σε σύγκριση με τη μη χρήση της νανόκεραιας. Τα περισσότερα από τα φωτογεννημένα ηλεκτρόνια δεν παγιδεύτηκαν όταν ένα μόνο κβαντικό σημείο φωτιζόταν. Αντίθετα, συσσωρεύτηκαν σε προσμίξεις ή άλλες θέσεις στη συσκευή.

Οι περίσσιες ηλεκτρόνια έδωσαν μια ελάχιστη ανάγνωση τάσης που μπορούσε να διακριθεί από αυτή που παράγεται από τα ηλεκτρόνια των κβαντικών σημείων. Όλα αυτά σημαίνουν ότι η ανάγνωση της συσκευής δεν διαταράχθηκε.

Ο Akira Oiwa είναι ο старший συγγραφέας της έρευνας.

“Οι θεωρητικές προσομοιώσεις δείχνουν ότι μπορούμε να βελτιώσουμε την hấpρόφηση φωτόνων με ένα παράγοντα έως και 25”, λέει ο Oiwa. ”Βελτιώνοντας την ευθυγράμμιση της πηγής φωτός και κατασκευάζοντας πιο ακριβώς τη νανόκεραια είναι συνεχιζόμενοι ερευνητικοί κατευθύνσεις στην ομάδα μας.”

Αυτή η νέα έρευνα παρέχει καλά καθορισμένες νανοφωτονικές για την προώθηση κβαντικών συστημάτων επικοινωνίας και δικτύων. Μπορεί να οδηγήσει σε νέους τύπους κβαντικών τεχνολογιών με πιθανές εφαρμογές στην ασφάλεια της πληροφορίας και την επεξεργασία δεδομένων.