Nanoanten, Gelişmiş Kuantum İletişimi ve Veri Depolamayı Sağlar

Osaka Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, işbirliği yapan ortaklarla birlikte, ultra güvenli, uzun mesafeli iletişim için büyük etkileri olabilecek bir nanoanten ürettiler.

Son çalışma yayınlandı Uygulamalı Fizik Ekspresi.

Ekip, verileri paylaşmak ve işlemek için teknolojilerin gelişimini ilerletecek olan metal bir nano yapı aracılığıyla foton-elektron dönüşümünü önemli ölçüde geliştirdi.

Kuantum Bilgilerini Uzun Mesafeden İletmek

Klasik bilgisayar bilgileri basit açma/kapama okumalarına dayandığından, bilgileri uzun mesafelere yükseltmek ve iletmek için tekrarlayıcı adı verilen bir teknolojiyi kullanmak oldukça kolaydır. Bununla birlikte, kuantum bilgisi daha karmaşıktır ve elektron dönüşü gibi güvenli okumalara dayanır. 

Yarı iletken nanokutular veya kuantum noktaları, araştırmacıların kuantum bilgilerini depolamak ve aktarmak için araştırdıkları malzemelerdir. Bununla birlikte, kuantum tekrarlayıcı teknolojileri, foton tabanlı bilgileri elektron tabanlı bilgilere dönüştürmeye yönelik mevcut yaklaşım da dahil olmak üzere çeşitli şekillerde sınırlıdır. Bu süreç oldukça verimsizdir, bu nedenle araştırma ekibi bu dönüştürme ve aktarma sorununun üstesinden gelmek için yeni yollar aramaya koyuldu.

Nanoanten

Rio Fukai çalışmanın baş yazarıdır.

Fukai, "Kuantum iletişim araştırmalarında yaygın malzemeler olan galyum arsenit kuantum noktalarında tek fotonları tek elektronlara dönüştürmenin verimliliği şu anda çok düşük" diyor. "Buna göre, ışığı tek bir kuantum noktasına odaklamak için ultra küçük eşmerkezli altın halkalardan oluşan bir nanoanten tasarladık ve bu da cihazımızdan bir voltaj okuması sağladı."

Bu çalışmanın etkileyici sonuçlarından biri, ekibin nanoanten kullanmamaya kıyasla foton emilimini 9 kata kadar artırabilmesidir. Fotojenleştirilmiş elektronların çoğu, tek bir kuantum noktası aydınlatıldığında yakalanmadı. Bunun yerine, safsızlıklarda veya cihazın diğer yerlerinde biriktiler. 

Fazla elektronlar, kuantum nokta elektronları tarafından üretilenden ayırt edilebilecek minimum bir voltaj değeri verdi. Tüm bunlar, cihazın amaçlanan okumasının kesintiye uğramadığı anlamına gelir.

Akira Oiwa, araştırmanın kıdemli yazarıdır.

Oiwa, "Teorik simülasyonlar, foton emilimini 25 kata kadar artırabileceğimizi gösteriyor" diyor. Işık kaynağının hizalamasını iyileştirmek ve daha kesin olarak nanoanteni imal etmek, grubumuzda devam eden araştırma yönleridir."

Bu yeni araştırma, kuantum iletişimi ve bilgi ağlarını ilerletmek için köklü nanofotonik sağlar. Bilgi güvenliği ve veri işlemede potansiyel uygulamalarla yeni tür kuantum teknolojilerine yol açabilir.