纳米天线实现先进的量子通信和数据存储

大阪大学的研究人员与合作伙伴一起制造了一种纳米天线，它可以对超安全的长距离通信产生重大影响。

最近的研究发表在 应用物理快报.

该团队通过金属纳米结构大大增强了光子到电子的转换，这将推动数据共享和处理技术的发展。

长距离传输量子信息

由于经典计算机信息基于简单的开/关读数，因此使用称为中继器的技术来长距离放大和传输信息相当容易。 然而，量子信息更加复杂，并且基于安全读数，例如电子自旋。 

半导体纳米盒或量子点是研究人员一直在研究的用于存储和传输量子信息的材料。 尽管如此，量子中继器技术在很多方面都受到限制，包括当前将基于光子的信息转换为基于电子的信息的方法。 这个过程效率非常低，这就是为什么研究团队开始寻找新方法来克服这种转换和转移问题。

纳米天线

Rio Fukai 是该研究的主要作者。

Fukai 表示：“目前，砷化镓量子点（量子通信研究中的常见材料）将单光子转换为单电子的效率太低。” “因此，我们设计了一种纳米天线——由超小的同心金环组成——将光聚焦到单个量子点上，从而从我们的设备中读出电压。”

这项研究令人印象深刻的结果之一是，与不使用纳米天线相比，该团队能够将光子吸收增强高达 9 倍。 当单个量子点被照射时，大多数光生电子没有被捕获。 相反，它们积聚在设备的杂质或其他位置。 

多余的电子给出了最小的电压读数，可以与量子点电子产生的电压读数区分开来。 所有这些都意味着设备的预期读数没有受到干扰。

Akira Oiwa 是该研究的资深作者。

“理论模拟表明，我们可以将光子吸收提高多达 25 倍，”Oiwa 说。 改善光源的对准和更精确地制造纳米天线是我们团队正在进行的研究方向。”

这项新研究提供了成熟的纳米光子学来推进量子通信和信息网络。 它可能会带来新型量子技术，在信息安全和数据处理方面具有潜在的应用。