Международная группа исследователей разработала систему на основе квантовых точек для передачи информации. Эксперименты показали, что она представляет собой эффективные и неразличимые источники одиночных фотонов со сверхмалошумящим, настраиваемым однофотонным преобразованием частоты и передачей по длинным волокнам с низкой дисперсией. Это необходимо для создания твердотельных квантовых сетей связи.
Физики использовали для создания одиночных фотонов квантовые точки, детерминистически связанные с микрорезонаторами. Устройство можно настраивать с помощью резонанса. Напомним, квантовые точки — это частицы проводника или полупроводника, в котором носители заряда (электроны или дырки) пространственно ограничены по всем трем измерениям. Такие устройства достаточно малы, как правило всего несколько нанометров, чтобы квантовые эффекты проявились.
Для устранения неоднородности квантовых точек и сдвига длины волны излучения в телекоммуникационный диапазон ученые использовали квантовое преобразование частоты. Эксперименты показали, что в новом подходе наблюдаемая интерференционная видимость составляет до 93% при передаче сигнала по оптоволокну длиной 302 км.
Экспериментальная установка. Изображение: Xiang You et al., Advanced Photonics
В классических телекоммуникациях сигналы можно усиливать бесшумно, чтобы передавать на большие расстояния. Но квантовые состояния в суперпозиции не могут быть усилены, потому что их нельзя идеально клонировать, объясняют ученые. Поэтому для создания такой сети требуются не только квантовые каналы со сверхмалыми потерями и квантовая память, но и высокопроизводительные квантовые источники света.
Квантовые точки являются идеальным кандидатом для создания масштабных сетей. Они обеспечивают необходимые свойства источника одиночных фотонов, но за последние два десятилетия видимость квантовой интерференции между независимыми КТ редко превышала классический предел в 50%, а максимальные расстояния достигали только нескольких километров.
Наша работа вышла за рамки предыдущих квантовых экспериментов на основе КТ в масштабе от примерно 1 км до 300 км, что на два порядка больше, и, таким образом, открывает захватывающую перспективу для твердотельных квантовых сетей.
Чао-Янг Лу, профессор Университета науки и технологий Китая
Читать далее:
Гробницу «акушерки Иисуса» раскопали: ученые рассказали, что они там нашли
Сегодня ученые с Земли ударят по астероиду радиоимпульсом
Названы смартфоны, на которых WhatsApp перестанет работать с 2023 года