Uporaba zrcal za izboljšanje kakovosti delcev svetlobe

Suspense: Stand-In / Dead of Night / Phobia (Julij 2019).

Anonim

Znanstveniki iz Oddelka za fiziko Univerze v Baslu in Švicarskega instituta za nanoznanost so uspeli dramatično izboljšati kakovost posameznih fotonov, ki jih ustvarja kvantni sistem. Znanstveniki so uspešno uveljavili 10-letno teoretično napoved v praksi. S svojim prispevkom, objavljenim pred kratkim v Physical Review X, so naredili pomemben korak k prihodnjim aplikacijam v kvantni informacijski tehnologiji.

Že vrsto let znanstveniki delajo na elektronskih vrtljajih za shranjevanje in obdelavo informacij. Možen pristop je uporaba kvantnega sistema, v katerem je kvantno stanje elektronskega spina vezano na tisto od emitiranih svetlobnih delcev (fotonov).

Centri za izpraznitev dušika (NV centri) veljajo za dokazano strukturo tega pristopa, ki omogoča preprosto branje elektronskih vrtljajev in njihovo manipulacijo. Ti centri NV so naravne pomanjkljivosti v kristalni mreži diamantov, nad katerimi so raziskovalci v zadnjih desetletjih prevzeli nadzor.

Potrebni so boljši fotoni

NV centri so še posebej zanimivi na področju kvantne obdelave informacij, saj oddajajo posamezne fotone, ki vsebujejo podatke o stanju elektronskega spina. Ti fotoni lahko povzročijo kvantno zapletanje med različnimi NV centri; ta zaplet se lahko vzpostavi tudi na velikih razdaljah in se zato lahko uporabi za prenos podatkov.

Vendar pa bodo za aplikacije v kvantni informacijski tehnologiji potrebne znatne izboljšave glede količine in predvsem kakovosti oddajanih fotonov, saj se doslej lahko le del fotonov uporabi za zapletanje.

Uspešna optimizacija

Doktorski študent Daniel Riedel je zdaj uspel povečati donosnost uporabnih fotonov iz teh NV centrov od 3% do trenutne vrednosti 50%. Poleg tega je lahko skoraj podvojil hitrost oddajanja fotonov.

Riedel je dosegel te pomembne izboljšave z namestitvijo nanofabriranega kosa diamanta, ki meri le nekaj sto nanometrov čez, med dvema majhnima ogledaloma. Teoretično je bilo opisano že pred 10 leti, da bi postavitev NV centrov v votlino povečala donosnost fotonov. Vendar doslej nobena raziskovalna skupina ni uspela uveljaviti te teorije v praksi.

Prispevek je postal del doktorske disertacije na doktorski šoli švicarskega Nanoscience Institute, ki je bil ustanovljen leta 2012. "Premagali smo pomembno oviro na poti kvantnega interneta, " pravi profesor Richard Warburton iz oddelka za fiziko na na univerzi v Baslu.

Profesor Patrick Maletinsky, ki je nadzoroval delo, dodaja: »Edinstvena kombinacija strokovnega znanja na področju fotonike, posebnih diamantnih struktur in nanofabriranja tukaj v Baslu je pomenila, da je bilo mogoče prvič premagati ta 10-letni izziv. "

menu
menu