新しい超高輝度光粒子のおかげで現実に近づく

の 科学者 データを安全に送信するために使用できる、量子結合光子（光の粒子）を生成できる「非常に明るい」光源を作成しました。 将来の高速量子通信ネットワークにおいて。

未来のもの 量子インターネット 結合した光子のペアを使用して情報を送信できます。つまり、粒子は距離に関係なく、時間と空間を超えて情報を共有します。それらを踏まえて 量子力学の奇妙な法則、これらの結合光子にエンコードされた情報は高速で送信できますが、その「量子コヒーレンス」によりデータが傍受されることはありません。

ただし、構築する際の重要な課題の 1 つは、 量子インターネット これらの光子の強度は、光子が進むにつれて弱まる可能性があること、つまり、光源が十分に明るくないことです。長距離にわたってデータを送信できる量子インターネットを成功裏に構築するには、結合が失われて光子に含まれる情報が消失する「結合解除」を防ぐのに十分な強度の光子が必要です。

ジャーナル eLight に 7 月 24 日に掲載された研究では、ヨーロッパ、アジア、南米の科学者が既存の技術を使用して、非常に高い輝度を達成する新しいタイプの量子信号源を作成しました。

彼らはこれを組み合わせることでこれを達成しました フォトニックドットエミッター (単一光子または光の粒子の発生器) 量子共鳴器 （量子署名増幅用デバイス）強力な新しい量子信号を作成します。最近の研究が特に興味深いのは、 テクノロジー それらは研究室で独立して証明されていますが、個別にテストされただけでした。この研究は、これらを相互に組み合わせて使用する初めての研究です。

研究者らはこれらを組み合わせて、 フォトニックポイントエミッター 1つで 円形ブラッグ共振器 （電磁波を誘導するために使用される反射板）を圧電アクチュエーター（熱または圧力が加えられると電気を生成するデバイス）に接続します。彼らは共同して、偏光結合を最大化するために放出される光子を微調整できる改良型の光子エミッタを作成しました。これは圧電アクチュエータを使用して制御されました。

の 光子対 デバイスによって生成された 高いエンタングルメント忠実度 そして 輸出効率、つまり、 各光子は十分に明るい それは有用であり、その「量子署名」をよく保持するためです (有用な量子特性)。以前は、それぞれの側面に異なるテクノロジーが必要であり、これらをスケーラブルな方法で組み合わせることが困難であったため、使用可能なレベルの輝度とエンタングルメントの高い忠実度を同時に達成することは困難でした。

それはについてです 実用的な量子技術の開発における大きな前進、より強力で持続可能な光源を作成するために、それらを相互に組み合わせる方法を示します。

残念ながら、待つ必要はありません 量子インターネット さまざまなテクノロジーがまだ実験および開発段階にあるため、間もなく開始されます。または 光子送信機の構築 研究で使用された 必要 また 有毒な原料、 含む 男、専門的な処理が必要です。フォトンエミッターの原料となるガリウムヒ素の使用に関しては、安全性への懸念もあります。または フィッシャーサイエンティフィック科学研究用の実験器具と化学薬品のサプライヤーである同社は、いくつかの理由からガリウムヒ素を危険なものとして挙げています。 発がん性を含む。

これらの材料の使用に伴う安全性の問題により、説明されている方法論の拡張性が制限される可能性があります。したがって、明るい結合光子を生成するには、実行可能な代替材料を特定する必要があるかもしれません。 将来の量子通信ネットワーク。

開発プロセスの次の段階では、圧電アクチュエータにダイオードのような構造を組み込むことになります。これにより、量子ドット全体に電場を生成して結合の剥離を阻止し、結合度を高めることができます。

量子インターネットの開発にはまだ多くのステップが必要ですが、光子エミッターと共振器をうまく組み合わせて、高輝度でもつれのある光子を実現することは、非常に重要な前進となります。

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