برای اولین بار LEDهای در هم تنیده در طول موج مخابراتی کار می کنند (2018)
محققان اولین دیود نوری (LED) کوانتومی را ارائه دادند که قادر است تک فوتون و زوج درهم تنیده در طول موج حدود 1550 نانومتر (پنجره استاندارد مخابراتی) گسیل کند. انتظار می رود، منابع تک فوتونی که در این طول موج کار می کنند به عنوان عنصر کلیدی در شبکه های کوانتومی آینده، سیستم¬های ارتباطات کوانتومی بلند برد، ابزارهای رمزنگاری کوانتومی و سایر کاربردها به کار گرفته شوند.
محققان، تینا مولر و همکاران، از Toshiba Research Europe Limited، دانشگاه شفیلد و دانشگاه کمبریج، مقاله ای در مورد منبع نور کوانتومی جدید در شماره اخیر Nature Communications منتشر کرده اند.
مولر می گوید: " برای اولین بار، دستگاه های کوانتومی می تواند نیازهای اساسی توزیع کلید های کوانتومی و سیستم های ارتباطی کوانتومی را برآورده کند."
توانایی انتشار تک فوتون ها و جفت فوتون درهمتنیده در پنجره مخابراتی، یک هدف در زمینه اپتیک کوانتومی بوده است. اگرچه انواع مختلفی از منابع نور وجود دارد که می توانند تک فوتون و فوتون درهم تنیده را منتشر کند (از اتم های مجزا گرفته تا مراکز رنگی در الماس)، اما تا کنون آنها تا حد زیادی به طول موج های کوتاه تر محدود می¬شوندکه برای برنامه های کاربردی کوانتومی مناسب نیستند.
در تحقیقات جدید، محققان ابزارهای گسیلنده نور نقاط کوانتومی مبتنی بر فسفید ایندیوم تولید کردند. فسفید ایندیوم در حال حاضر در لیزرهای نقاط کوانتومی برای تولید نور لیزر با طول موج 1550 نانومتر استفاده می شود. به منظور وادار کردن این ماده برای گسیل تک فوتون و زوج های درهم تنیده در این طول موج، محققان از روش رشد به نام metalorganic vapor phase epitaxy برای رشد نقاط کوانتومی مجزای فسفید ایندیوم استفاده کردند که پایه LEDهای کوانتومی را تشکیل می دهد.
یکی دیگر از مزیت های LED های کوانتومی جدید این است که آنها می توانند در دمای تا 93 کلوین عمل کنند که به طور قابل توجهی بالاتر از دمای کار دیگر منابع نور کوانتومی است. دمای کار بالاتر امکان یکپارچه سازی ساده تر آنها را با دستگاه های موجود فراهم می کند و محققان انتظار دارند که دمای کار دستگاه های جدید حتی با تغییراتی نیز بهبود یابد.
محققان پیش بینی می کنند که LED های کوانتومی جدید تاثیر قابل توجهی در توسعه فناوری شبکه های کوانتومی، از جمله اینترنت کوانتومی خواهند گذاشت. به عنوان مثال، این دستگاه ها می توانند با رله های کوانتومی و تکرار کننده ها به منظور گسترش دامنه شبکه های کوانتومی، تجمیع شوند. محققان همچنین انتظار دارند که منابع نور کوانتومی در صورتی که با یک الکترونیک فرکانس رادیویی تجمیع شوند، بتوانند در مود پالسی کار کنند.
مولر می گوید: "ما عملکرد و اندازه دستگاه هایمان را برای تسهیل فرایند یکپارچه سازی در سیستم های ارتباطی کوانتومی بلند برد بهینه سازی خواهیم کرد."
مرجع خبر:
https://phys.org/news/2018-03-entangled-telecom-window.html
محققان اولین دیود نوری (LED) کوانتومی را ارائه دادند که قادر است تک فوتون و زوج درهم تنیده در طول موج حدود 1550 نانومتر (پنجره استاندارد مخابراتی) گسیل کند. انتظار می رود، منابع تک فوتونی که در این طول موج کار می کنند به عنوان عنصر کلیدی در شبکه های کوانتومی آینده، سیستم¬های ارتباطات کوانتومی بلند برد، ابزارهای رمزنگاری کوانتومی و سایر کاربردها به کار گرفته شوند.
محققان، تینا مولر و همکاران، از Toshiba Research Europe Limited، دانشگاه شفیلد و دانشگاه کمبریج، مقاله ای در مورد منبع نور کوانتومی جدید در شماره اخیر Nature Communications منتشر کرده اند.
مولر می گوید: " برای اولین بار، دستگاه های کوانتومی می تواند نیازهای اساسی توزیع کلید های کوانتومی و سیستم های ارتباطی کوانتومی را برآورده کند."
توانایی انتشار تک فوتون ها و جفت فوتون درهمتنیده در پنجره مخابراتی، یک هدف در زمینه اپتیک کوانتومی بوده است. اگرچه انواع مختلفی از منابع نور وجود دارد که می توانند تک فوتون و فوتون درهم تنیده را منتشر کند (از اتم های مجزا گرفته تا مراکز رنگی در الماس)، اما تا کنون آنها تا حد زیادی به طول موج های کوتاه تر محدود می¬شوندکه برای برنامه های کاربردی کوانتومی مناسب نیستند.
در تحقیقات جدید، محققان ابزارهای گسیلنده نور نقاط کوانتومی مبتنی بر فسفید ایندیوم تولید کردند. فسفید ایندیوم در حال حاضر در لیزرهای نقاط کوانتومی برای تولید نور لیزر با طول موج 1550 نانومتر استفاده می شود. به منظور وادار کردن این ماده برای گسیل تک فوتون و زوج های درهم تنیده در این طول موج، محققان از روش رشد به نام metalorganic vapor phase epitaxy برای رشد نقاط کوانتومی مجزای فسفید ایندیوم استفاده کردند که پایه LEDهای کوانتومی را تشکیل می دهد.
یکی دیگر از مزیت های LED های کوانتومی جدید این است که آنها می توانند در دمای تا 93 کلوین عمل کنند که به طور قابل توجهی بالاتر از دمای کار دیگر منابع نور کوانتومی است. دمای کار بالاتر امکان یکپارچه سازی ساده تر آنها را با دستگاه های موجود فراهم می کند و محققان انتظار دارند که دمای کار دستگاه های جدید حتی با تغییراتی نیز بهبود یابد.
محققان پیش بینی می کنند که LED های کوانتومی جدید تاثیر قابل توجهی در توسعه فناوری شبکه های کوانتومی، از جمله اینترنت کوانتومی خواهند گذاشت. به عنوان مثال، این دستگاه ها می توانند با رله های کوانتومی و تکرار کننده ها به منظور گسترش دامنه شبکه های کوانتومی، تجمیع شوند. محققان همچنین انتظار دارند که منابع نور کوانتومی در صورتی که با یک الکترونیک فرکانس رادیویی تجمیع شوند، بتوانند در مود پالسی کار کنند.
مولر می گوید: "ما عملکرد و اندازه دستگاه هایمان را برای تسهیل فرایند یکپارچه سازی در سیستم های ارتباطی کوانتومی بلند برد بهینه سازی خواهیم کرد."
مرجع خبر:
https://phys.org/news/2018-03-entangled-telecom-window.html