Ưu thế của Nanoantenna trong Truyền thông và Lưu trữ Dữ liệu Lượng tử

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Osaka, cùng với các đối tác hợp tác, đã tạo ra một nanoantenna có thể có những ý nghĩa lớn đối với truyền thông và lưu trữ dữ liệu lượng tử siêu bảo mật.

Nghiên cứu gần đây đã được công bố trên Applied Physics Express.

Đội ngũ nghiên cứu đã tăng cường đáng kể quá trình chuyển đổi photon thành electron thông qua một nano cấu trúc kim loại, điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ cho việc chia sẻ và xử lý dữ liệu.

Truyền thông Thông tin Lượng tử Dài hạn

Vì thông tin máy tính cổ điển dựa trên các giá trị đơn giản trên/tắt, nên khá dễ dàng sử dụng một công nghệ gọi là bộ lặp để khuếch đại và truyền thông tin trên khoảng cách dài. Tuy nhiên, thông tin lượng tử phức tạp hơn và dựa trên các giá trị đọc bảo mật, chẳng hạn như spin electron.

Các hộp nanobox bán dẫn, hoặc chấm lượng tử, là những vật liệu mà các nhà nghiên cứu đã xem xét để lưu trữ và truyền thông tin lượng tử. Tuy nhiên, công nghệ bộ lặp lượng tử bị hạn chế ở nhiều cách, bao gồm cả việc chuyển đổi thông tin dựa trên photon sang thông tin dựa trên electron. Quá trình này không hiệu quả, và đó là lý do tại sao đội ngũ nghiên cứu đã tìm cách vượt qua vấn đề chuyển đổi và truyền thông này.

Nanoantenna

Rio Fukai là tác giả chính của nghiên cứu.

“Hiệu suất chuyển đổi photon đơn thành electron đơn trong chấm lượng tử arsenide gallium — vật liệu phổ biến trong nghiên cứu truyền thông lượng tử — hiện tại quá thấp,” Fukai nói. “Do đó, chúng tôi đã thiết kế một nanoantenna — bao gồm các vòng đồng siêu nhỏ đồng tâm — để tập trung ánh sáng vào một chấm lượng tử đơn, kết quả là một tín hiệu điện từ thiết bị của chúng tôi.”

Một trong những kết quả ấn tượng của nghiên cứu này là đội ngũ đã tăng cường khả năng hấp thụ photon lên đến 9 lần so với không sử dụng nanoantenna. Hầu hết các electron được tạo ra bởi ánh sáng không bị mắc kẹt khi một chấm lượng tử đơn được chiếu sáng. Thay vào đó, chúng tích tụ trong các tạp chất hoặc vị trí khác trong thiết bị.

Các electron dư thừa cho một tín hiệu điện tối thiểu có thể phân biệt được với tín hiệu tạo ra bởi electron của chấm lượng tử. Tất cả điều này có nghĩa là tín hiệu đọc dự kiến của thiết bị không bị gián đoạn.

Akira Oiwa là tác giả cao cấp của nghiên cứu.

“Mô phỏng lý thuyết cho thấy chúng tôi có thể cải thiện khả năng hấp thụ photon lên đến 25 lần,” Oiwa nói. “Cải thiện sự sắp xếp của nguồn sáng và tạo ra nanoantenna chính xác hơn là các hướng nghiên cứu đang diễn ra trong nhóm của chúng tôi.”

Nghiên cứu mới này cung cấp các công nghệ nano photon đã được thiết lập để thúc đẩy truyền thông lượng tử và mạng thông tin. Nó có thể dẫn đến các loại công nghệ lượng tử mới với các ứng dụng tiềm năng trong bảo mật thông tin và xử lý dữ liệu.