Nanoantenna İleri Düzeyli Kuantum İletişim ve Veri Depolamayı Sağlar

Osaka Üniversitesi’nden araştırmacılar ve işbirliği ortakları, ultra güvenli, uzun mesafeli iletişim için büyük etkileri olabilecek bir nanoanten geliştirdiler.

Sonuçlar Applied Physics Express dergisinde yayımlandı.

Metal nano yapısı aracılığıyla foton-elektron dönüşümünü önemli ölçüde artırdılar, bu da veri paylaşımı ve işleme teknolojilerinin geliştirilmesini ilerletecek.

Uzun Mesafeli Kuantum Bilgisi İletimi

Klasik bilgisayar bilgileri basit açma/kapama okumalarına dayanırken, bu bilgileri uzun mesafelere iletmek için bir teknoloji olan repeater’ı kullanmak nispeten kolaydır. Ancak, kuantum bilgileri daha karmaşıktır ve güvenli okumalara dayanır, örneğin elektron spin.

Araştırmacılar, kuantum bilgilerini depolamak ve iletmek için yarı iletken nanokutular veya kuantum noktaları gibi malzemeleri incelemişlerdir. Ancak, kuantum repeater teknolojileri çeşitli yönlerden sınırlıdır, bunların arasında foton tabanlı bilgileri elektron tabanlı bilgilerle dönüştürme yaklaşımı da vardır. Bu işlem oldukça verimsizdir, bu nedenle araştırmacılar bu dönüşüm ve iletim sorununu aşmak için yeni yollar aramaya koyuldular.

Nanoantenna

Rio Fukai çalışmanın baş yazarı.

“Galyum arsenit kuantum noktalarında tek fotonların tek elektronlara dönüşüm verimliliği şu anda çok düşük” diyor Fukai. “Bu nedenle, ışığı tek bir kuantum noktasına odaklayacak ultra küçük konsantrik altın halkalardan oluşan bir nanoanten tasarladık, bu da cihazımızdan bir voltaj okuması ile sonuçlandı.”

Bu çalışmanın etkileyici sonuçlarından biri, ekibin nanoanten kullanmadan karşılaştırıldığında foton emilimini en fazla 9 kat artırabilmesidir. Tek bir kuantum noktası aydınlatıldığında, çoğu fotogenerasyon elektronu tuzağa düşmedi. Bunun yerine, cihazın diğer yerlerinde veya safsızlıklarda biriktiler.

Fazla elektronlar, kuantum noktası elektronları tarafından üretilen voltaj okumasından ayırt edilebilecek minimal bir voltaj okuması verdi. Tüm bunlar, cihazın amaçlanan okumasının bozulmadığını gösteriyor.

Akira Oiwa araştırmanın kıdemli yazarı.

“Teorik simülasyonlar, foton emilimini en fazla 25 kat artırabileceğimizi gösteriyor” diyor Oiwa. “Işık kaynağının hizalanmasını iyileştirmek ve nanoantenayı daha precisa şekilde üretmek, grubumuzun devam eden araştırma yönleri.”

Bu yeni araştırma, kuantum iletişim ve bilgi ağlarını ilerletmek için iyi kurulmuş nanofotonikleri sağlar. Yeni tür kuantum teknolojileri ile bilgi güvenliği ve veri işleme uygulamalarında potansiyel uygulamalara yol açabilir.