新型量子设备可定向发射单个光子

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  爱尔兰都柏林圣三一大学的研究人员发明了一种从量子点发射只含有单个粒子光线的设备,即可控地逐一发射光子。量子点是一种微小颗粒或纳米芯片,即直径只有纳米级别的半导体材料,在量子计算机、量子通信等量子学设备上有重要用途。

新型量子设备可定向发射单个光子

  这个研究组在之前的光子系统上实现了显着的改善,可以使量子点受控地、定向地发出单个光子,并使量子点形成纠缠对。就像0和1的数码比特是现代计算机的基础一样,具有0、1和既是0又是1状态的量子比特,是量子计算机的基础。这意味着量子计算机将具有更强的计算能力。

  科学家在探索作为量子比特的各种方案,使用光学系统就是其中的一种方案,使用纳米光线的量子特性,作为量子比特。要在量子计算机上实现应用,这种设备必须能够控制从量子点发射光子的过程,并让量子点之间形成纠缠。这很重要,因为纠缠的量子点可以发射纠缠状态的光子。主要研究者物理学教授唐根解释说:“这个设备在含有量子点、只有几纳米的表面材料上放置一个金属尖。”

  在光线的刺激下,金属尖产生高强度电场。强电场能够增加从量子点发出的光子数量,并使量子点和发出的光子都形成量子发光器特有的纠缠态。

  研究人员还提到,目前很多系统尝试让金属尖和一个量子点固定在一起,他们的系统比这要简单很多。因此他们预计这种设备将在量子发射器领域有可喜的应用。这项研究近期发布在《纳米快报》上。

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