Nanoantena Mengaktifkan Komunikasi Kuantum dan Penyimpanan Data Lanjutan

Peneliti di Osaka University, bersama dengan mitra kolaborasi, telah membuat nanoantena yang dapat memiliki implikasi besar untuk komunikasi jarak jauh yang sangat aman.

Studi terbaru dipublikasikan di Applied Physics Express.

Tim tersebut secara signifikan meningkatkan konversi foton-ke-elektron melalui nanostruktur logam, yang akan memajukan pengembangan teknologi untuk berbagi dan memproses data.

Mengirimkan Informasi Kuantum Jarak Jauh

Karena informasi komputer klasik didasarkan pada pembacaan on/off sederhana, relatif mudah untuk menggunakan teknologi yang disebut penguat untuk memperkuat dan mengirim informasi over jarak jauh. Namun, informasi kuantum lebih kompleks dan didasarkan pada pembacaan yang aman, seperti putaran elektron.

Kotak nanosemikonduktor, atau titik kuantum, adalah bahan yang peneliti telah lihat untuk menyimpan dan mentransfer informasi kuantum. Dengan demikian, teknologi penguat kuantum terbatas dalam berbagai cara, termasuk pendekatan saat ini untuk mengubah informasi berbasis foton ke informasi berbasis elektron. Proses ini sangat tidak efisien, yang mengapa tim peneliti berusaha untuk mencari cara baru untuk mengatasi masalah konversi dan transfer ini.

Nanoantena

Rio Fukai adalah penulis utama studi.

“Efisiensi konversi foton tunggal menjadi elektron tunggal dalam titik kuantum arsenida galium — bahan umum dalam penelitian komunikasi kuantum — saat ini terlalu rendah,” kata Fukai. “Oleh karena itu, kami merancang nanoantena — yang terdiri dari cincin konsentris ultra-kecil dari emas — untuk memfokuskan cahaya pada satu titik kuantum, menghasilkan pembacaan tegangan dari perangkat kami.”

Salah satu hasil impresif dari studi ini adalah bahwa tim dapat meningkatkan penyerapan foton dengan faktor hingga 9 dibandingkan dengan tidak menggunakan nanoantena. Sebagian besar elektron yang dihasilkan foton tidak terjebak ketika satu titik kuantum diterangi. Sebaliknya, mereka menumpuk di kerusakan atau lokasi lain di perangkat.

Elektron berlebih memberikan pembacaan tegangan minimal yang dapat dibedakan dari yang dihasilkan oleh elektron titik kuantum. Semua ini berarti bahwa pembacaan perangkat yang dimaksud tidak terganggu.

Akira Oiwa adalah penulis senior penelitian.

“Simulasi teoretis menunjukkan bahwa kita dapat meningkatkan penyerapan foton dengan faktor hingga 25,” kata Oiwa. ”Meningkatkan keselarasan sumber cahaya dan lebih presisi memfabrikasi nanoantena adalah arah penelitian yang sedang berlangsung dalam kelompok kami.”

Penelitian baru ini menyediakan nanofotonik yang mapan untuk memajukan komunikasi kuantum dan jaringan informasi. Ini dapat mengarah pada teknologi kuantum baru dengan aplikasi potensial dalam keamanan informasi dan pemrosesan data.