L’antenne nano permet une communication et un stockage de données quantiques avancés

Les chercheurs de l’Université d’Osaka, ainsi que leurs partenaires de collaboration, ont fabriqué une antenne nano qui peut avoir des implications importantes pour la communication à longue distance ultra-sécurisée.

L’étude récente a été publiée dans Applied Physics Express.

L’équipe a considérablement amélioré la conversion photon-électron grâce à une nanostructure métallique, ce qui permettra de faire progresser le développement de technologies pour le partage et le traitement de données.

Transmission d’informations quantiques à longue distance

Puisque les informations des ordinateurs classiques sont basées sur des lectures simples de type allumé/éteint, il est relativement facile d’utiliser une technologie appelée répéteur pour amplifier et transmettre les informations sur de longues distances. Cependant, les informations quantiques sont plus complexes et basées sur des lectures sécurisées, telles que la rotation des électrons.

Les boîtes de nanoboxes à semi-conducteurs, ou points quantiques, sont des matériaux que les chercheurs ont examinés pour stocker et transférer des informations quantiques. Cependant, les technologies de répéteurs quantiques sont limitées de diverses manières, notamment dans l’approche actuelle de conversion d’informations basées sur les photons en informations basées sur les électrons. Ce processus est très inefficace, c’est pourquoi l’équipe de chercheurs a cherché à trouver de nouvelles façons de surmonter ce problème de conversion et de transfert.

L’antenne nano

Rio Fukai est l’auteur principal de l’étude.

« L’efficacité de la conversion de photons uniques en électrons uniques dans les points quantiques de gallium arsenic — des matériaux courants dans la recherche sur la communication quantique — est actuellement trop faible », déclare Fukai. « Par conséquent, nous avons conçu une antenne nano — composée d’anneaux concentriques ultra-petits en or — pour concentrer la lumière sur un point quantique unique, ce qui a abouti à une lecture de tension à partir de notre appareil. »

L’un des résultats impressionnants de cette étude est que l’équipe a pu améliorer l’absorption de photons d’un facteur allant jusqu’à 9 par rapport à la situation où l’antenne nano n’est pas utilisée. La plupart des électrons générés par la lumière n’étaient pas piégés lorsqu’un point quantique unique était éclairé. Au lieu de cela, ils se sont accumulés dans des impuretés ou d’autres endroits de l’appareil.

Les électrons excédentaires ont donné une lecture de tension minimale qui pouvait être distinguée de celle générée par les électrons du point quantique. Tout cela signifie que la lecture prévue de l’appareil n’a pas été perturbée.

Akira Oiwa est l’auteur principal de la recherche.

« Les simulations théoriques indiquent que nous pouvons améliorer l’absorption de photons d’un facteur allant jusqu’à 25 », déclare Oiwa. « L’amélioration de l’alignement de la source lumineuse et la fabrication plus précise de l’antenne nano sont des directions de recherche en cours dans notre groupe. »

Cette nouvelle recherche fournit des nanophotoniques bien établies pour faire progresser la communication et les réseaux d’information quantiques. Elle pourrait conduire à de nouveaux types de technologies quantiques avec des applications potentielles dans la sécurité de l’information et le traitement de données.