นาโนแอนเทนนาสำหรับการสื่อสารและจัดเก็บข้อมูลควอนตัมขั้นสูง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอซาก้า ร่วมกับพันธมิตร ได้สร้างนาโนแอนเทนนาที่สามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อการสื่อสารระยะไกลที่มีความปลอดภัยสูง

การศึกษาล่าสุดได้รับการตีพิมพ์ใน Applied Physics Express

ทีมงานได้ปรับปรุงการแปลงฟอโตนเป็นอิเล็กตรอนผ่านโครงสร้างโลหะนาโน ทำให้สามารถพัฒนเทคโนโลยีสำหรับการแบ่งปันและประมวลผลข้อมูลได้

การส่งสัญญาณควอนตัมระยะไกล

เนื่องจากข้อมูลคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกขึ้นอยู่กับการอ่านแบบ on/off ทำให้สามารถใช้เทคโนโลยีเรียกซ้ำ (repeater) เพื่อเพิ่มและถ่ายทอดข้อมูลได้ แต่ข้อมูลควอนตัมมีความซับซ้อนและขึ้นอยู่กับการอ่านแบบปลอดภัย เช่น การหมุนของอิเล็กตรอน

กล่องนาโนเซมิคอนดอร์ หรือจุดควอนตัม เป็นวัสดุที่นักวิจัยได้พิจารณาเพื่อจัดเก็บและถ่ายทอดข้อมูลควอนตัม แต่เทคโนโลยีเรียกซ้ำควอนตัมมีข้อจำกัดหลายประการ รวมถึงการแปลงข้อมูลจากฟอโตนเป็นอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพต่ำ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทีมงานต้องการหาวิธีใหม่ในการ 克服ปัญหาในการแปลงและถ่ายทอดข้อมูล

นาโนแอนเทนนา

ริโอ ฟูไก เป็นผู้เขียนหลักของการศึกษา

“ประสิทธิภาพในการแปลงฟอโตนเดียวเป็นอิเล็กตรอนเดียวในจุดควอนตัมกัลเลียมอาร์เซนाइड — วัสดุทั่วไปในการวิจัยการสื่อสารควอนตัม — ปัจจุบันยังต่ำเกินไป” ฟูไกกล่าว “ดังนั้น เราจึงออกแบบนาโนแอนเทนนา — ประกอบด้วยวงกลมที่มีขนาดเล็กมากของทอง — เพื่อโฟกัสแสงไปยังจุดควอนตัมเดียว ซึ่งทำให้เราได้รับอ่านค่าแรงดันจากอุปกรณ์ของเรา”

ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจของการศึกษานี้คือทีมงานสามารถเพิ่มการดูดซับฟอโตนได้มากถึง 9 เท่า เมื่อเทียบกับการไม่ใชนาโนแอนเทนนา อิเล็กตรอนที่ถูกสร้างขึ้นโดยการ照แสงไม่ได้ถูกจับในจุดควอนตัม แต่สะสมในสารปนเปื้อนหรือที่อื่นในอุปกรณ์

อิเล็กตรอนส่วนเกินทำให้ได้อ่านค่าแรงดันที่น้อยที่สุด ซึ่งสามารถแยกแยะได้จากที่เกิดจากอิเล็กตรอนจุดควอนตัม ซึ่งหมายความว่าการอ่านค่าที่ตั้งใจไว้ของอุปกรณ์ไม่ได้รับการรบกวน

อาคิระ โอิวะ เป็นผู้เขียนอาวุโสของการวิจัย

“การจำลองแบบทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าเราสามารถปรับปรุงการดูดซับฟอโตนได้มากถึง 25 เท่า” โอิวะกล่าว “การปรับปรุงการวางแนวของแหล่งกำเนิดแสงและการสร้างนาโนแอนเทนนาที่แม่นยำยิ่งขึ้นเป็นแนวทางวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ในกลุ่มของเรา”

การวิจัยใหม่นี้ให้ผลลัพธ์ที่มั่นคงในการสื่อสารและเครือข่ายข้อมูลควอนตัม และอาจนำไปสู่เทคโนโลยีควอนตัมใหม่ที่มีศักยภาพในการใช้งานด้านความปลอดภัยของข้อมูลและการประมวลผลข้อมูล