纳米|用于长距离、超安全的量子通信的纳米天线大阪大学

通过使用表面等离子体天线和激发量子点中的电子，将光子有效地照射到半导体横向量子点的概念图。来自大阪大学的研究人员提高了量子信息载体之间的传输效率，其方式是基于成熟的纳米科学，并与即将到来的先进通信技术兼容。以简单的1和0的方式存储和传输信息--如今天的经典计算机技术--对于正在开发的量子技术是不够的。现在，来自日本的研究人员已经制造了一种纳米天线，这将有助于使量子信息网络更接近于实际使用。
在最近发表在《应用物理学快报》上的一项研究中，来自大阪大学的研究人员和合作者通过一种金属纳米结构大幅增强了光子到电子的转换，这是发展共享和处理数据的先进技术的重要一步。
【纳米|用于长距离、超安全的量子通信的纳米天线】经典的计算机信息是基于简单的开/关读出。使用一种被称为中继器的技术来放大和远距离重传这种信息是很直接的。量子信息是基于相对更复杂和安全的读数，如光子偏振和电子自旋。被称为量子点的半导体纳米盒是研究人员提出的用于存储和传输量子信息的材料。然而，量子中继器技术有一些局限性--例如，目前将基于光子的信息转换为基于电子的信息的方法效率很低。克服这种信息转换和传输的挑战是大阪大学的研究人员旨在解决的问题。
\"砷化镓量子点--量子通信研究中常见的材料--将单光子转换为单电子的效率目前太低， \"主要作者Rio Fukai解释说。 \"因此，我们设计了一个纳米天线--由超小的同心金环组成，将光线聚焦到单个量子点上，从而使我们的设备产生电压读出。 \"
与不使用纳米天线相比，研究人员将光子吸收率提高了9倍。在照亮单个量子点后，大部分光生电子并没有被困在那里，而是积累在杂质或设备的其他位置。尽管如此，这些多余的电子给出了一个最小的电压读数，它很容易与量子点电子产生的电压区分开来，因此不会破坏设备的预期读数。
\"理论模拟表明，我们可以将光子吸收提高25倍， \"资深作者Akira Oiwa说。 \"改进光源的排列和更精确地制造纳米天线是我们小组正在进行的研究方向。 \"
这些结果具有重要的应用价值。研究人员现在有了一种手段，可以利用完善的纳米光子学来推进即将到来的量子通信和信息网络的前景。通过使用抽象的物理学特性，如纠缠和叠加，量子技术可以在未来几十年提供前所未有的信息安全和数据处理。