Наноантенна обеспечивает передовые возможности квантовой связи и хранения данных

Исследователи из Университета Осаки, вместе с партнерами, создали наноантенну, которая может иметь большое значение для сверхбезопасной, дальнобойной связи.

Последнее исследование было опубликовано в Applied Physics Express.

Команда существенно повысила эффективность преобразования фотонов в электроны с помощью металлической наноструктуры, что будет способствовать развитию технологий для обмена и обработки данных.

Передача квантовой информации на длинные расстояния

Поскольку информация классического компьютера основана на простых выключателях, довольно легко использовать технологию, называемую ретранслятором, для усиления и передачи информации на длинные расстояния. Однако квантовая информация более сложна и основана на безопасных выключателях, таких как спин электрона.

Полупроводниковые нанокоробки, или квантовые точки, являются материалами, которые исследователи изучали для хранения и передачи квантовой информации. Однако технологии квантовых ретрансляторов ограничены различными способами, включая текущий подход к преобразованию фотонной информации в электронную. Этот процесс очень неэффективен, поэтому команда исследователей поставила цель найти новые способы преодоления этой проблемы преобразования и передачи.

Наноантенна

Рио Фукаи является ведущим автором исследования.

«Эффективность преобразования единичных фотонов в единичные электроны в квантовых точках из галлия и арсенида — обычных материалов в исследованиях квантовой связи — в настоящее время слишком низка», — говорит Фукаи. «Соответственно, мы разработали наноантенну — состоящую из ультрамаленьких концентрических колец из золота — для фокусировки света на одну квантовую точку, в результате чего получаем напряжение с нашего устройства».

Одним из впечатляющих результатов этого исследования является то, что команда смогла повысить поглощение фотонов в 9 раз по сравнению с ситуацией, когда не используется наноантенна. Большинство фотопроизведенных электронов не были захвачены, когда одна квантовая точка была освещена. Вместо этого они накапливались в примесях или других местах устройства.

Избыточные электроны давали минимальное напряжение, которое можно было отличить от того, которое было сгенерировано электронами квантовой точки. Все это означает, что намеченная нами задача не была нарушена.

Акира Оива является старшим автором исследования.

«Теоретические симуляции показывают, что мы можем повысить поглощение фотонов до 25 раз», — говорит Оива. «Улучшение выравнивания источника света и более точная фабрикация наноантенны являются направлениями нашего дальнейшего исследования».

Это новое исследование обеспечивает хорошо установленную нанофотонику для развития квантовой связи и информационных сетей. Оно может привести к новым типам квантовых технологий с потенциальными применениями в области информационной безопасности и обработки данных.