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，制造了一个可以对超安全的长距离通信产生重大影响的纳米天线。

最近的研究发表在 Applied Physics Express。

该团队通过金属纳米结构大大提高了光子到电子的转换，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相对容易。然而，量子信息更复杂，基于安全的读取，例如电子自旋。

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

纳米天线

Rio Fukai 是该研究的第一作者。

“在镓砷量子点中，将单个光子转换为单个电子的效率目前太低，” Fukai 说。“因此，我们设计了一个纳米天线，由超小的金环组成，以将光聚焦到单个量子点，得到我们设备的电压读取。”

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吸收率，最高可达 9 倍。单个量子点被照明时，大多数光生电子并没有被困住，而是积累在设备中的杂质或其他位置。

多余的电子产生了一个最小的电压读取，可以与量子点电子产生的读取区分开来。所有这一切意味着设备的预期读取没有被破坏。

Akira Oiwa 是该研究的通讯作者。

“理论模拟表明，我们可以将光吸收提高多达 25 倍，” Oiwa 说。“改进光源的对齐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。