_ Revoluție în integrarea unui singur foton este promițător pentru calculul cuantic, criptografie

Un studiu recent a dezvăluit un progres semnificativ către integrarea pe cip a surselor cu un singur foton la temperatura camerei. Această realizare reprezintă un pas semnificativ înainte în domeniul fotonicii cuantice și este promițătoare pentru diverse aplicații, inclusiv calculul cuantic, criptografia și detectarea.

Inovația cheie constă în implementarea unei antene hibrid metal-dielectric bullseye, care oferă o direcționalitate fotonică excepțională. Acest nou design de antenă permite reexcitarea eficientă a fotonilor prin plasarea emițătorului într-un orificiu de sublungime de undă poziționat în centrul antenei. Această configurație permite atât reexcitarea directă, cât și cuplarea frontală extrem de eficientă a emisiilor la optica cu deschidere numerică redusă sau fibre optice.

Studiul demonstrează versatilitatea acestui concept prin fabricarea de dispozitive care conțin fie puncte cuantice coloidale, fie nanodiamante care conțin centre de siliciu liber, ambele sunt emițători de fotoni unici excelenți chiar și la temperatura camerei. Acești emițători au fost poziționați cu precizie folosind două metode distincte de nanopoziționare.

În mod remarcabil, ambele tipuri de dispozitive cu excitație în spate au prezentat eficiențe de colectare frontală de aproximativ 70% la deschideri numerice de până la 0,5. Acest lucru înseamnă că se pot folosi elemente optice foarte simple și compacte și totuși colectează majoritatea fotonilor în canalul dorit sau pot trimite cu precizie fotonii emiși într-o fibră optică din apropiere, fără a fi nevoie de vreo optică suplimentară de cuplare.

Acest lucru. este un ingredient cheie în integrarea surselor de lumină cuantică în sisteme cuantice reale. Acest proces simplificat promite să simplifice viitoarele eforturi de integrare și să accelereze realizarea de dispozitive fotonice cuantice practice.

Lucrul de cercetare intitulat „Surse de un singur foton cuplat cu fibre la temperatura camerei bazate pe puncte cuantice coloidale și centre SiV în Back-Excited Nanoantennas” este publicat în Nano Letters.

Lucrarea a fost condusă de Boaz Lubotzky în timpul doctoratului său. de cercetare, împreună cu prof. Ronen Rapaport de la Institutul de Fizică Racah de la Universitatea Ebraică din Ierusalim, în colaborare cu echipe de la Laboratorul Național Los Alamos și de la Universitatea Ulm din Germania.

Lubotzky a comentat despre semnificația această realizare, afirmând: „Prin depășirea provocărilor cheie asociate cu integrarea pe cip a surselor cu un singur foton, am deschis noi posibilități interesante pentru dezvoltarea tehnologiilor cuantice avansate.”

Integrarea cu succes a unui singur foton. -sursele de fotoni pe cipuri minuscule la temperatura camerei, obținute prin utilizarea inovatoare a unei antene hibrid metal-dielectric bullseye, are aplicații imediate în avansarea criptografiei cuantice pentru comunicarea sigură, îmbunătățirea tehnologiilor de detectare și eficientizarea procesului de integrare pentru dispozitive practice fotonice cuantice.

Descoperirile studiului deschid uși pentru aplicații comerciale și dezvoltarea de noi produse în domeniul în plină dezvoltare al tehnologiilor cuantice.

(Fluierul)