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，它对超安全的长距离通信具有重要意义。

最近的研究发表在应用物理快报上。

该团队通过金属纳米结构大幅提高了光子到电子的转换效率，这将推进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/关读取，因此使用一种称为中继器的技术来放大和传输信息是相对容易的。然而，量子信息更复杂，基于安全读取，如电子自旋。

半导体纳米盒或量子点是研究人员正在研究的材料，以存储和传输量子信息。话虽如此，量子中继技术受到各种限制，包括当前将光子信息转换为电子信息的方法。这一过程效率非常低，这就是为什么研究团队试图找到新的方法来克服这一转换和传输问题。

纳米天线

福井良是该研究的第一作者。

“目前，镓砷量子点中单光子转换为单电子的效率太低，”福井说。“因此，我们设计了一种纳米天线，由超小的金环组成，用于将光聚焦到单个量子点上，从而得到我们的设备的电压读出。”

该研究的一个令人印象深刻的结果是，该团队能够通过使用纳米天线提高光子吸收效率，最高可达9倍。单个量子点被照明时，大多数光生电子没有被困住，而是积聚在设备中的杂质或其他位置。

过量的电子产生了最小的电压读出，可以与量子点电子产生的读出区分开来。这意味着设备的预期读出没有被破坏。

大岩明是该研究的通讯作者。

“理论模拟表明，我们可以将光子吸收效率提高至多25倍，”大岩说。“提高光源的对齐度和更精确地制造纳米天线是我们团队的正在进行的研究方向。”

这项新研究为量子通信和信息网络提供了成熟的纳米光子学。它可能会导致具有潜在应用于信息安全和数据处理的新型量子技术的发展。