Forskere Opret entangled fotoner fra Quantum Dots

Published on November 17, 2009 at 5:29 PM

At udnytte kvante verden til fulde, en nøgle vare er entanglement-det uhyggelige, distance-trodsende link, der kan danne mellem genstande som atomer, selv når de er helt afskærmet fra hinanden. Nu fysikere på den fælles Quantum Institute (JQI), et samarbejde organisering af National Institute of Standards and Technology (NIST) har, og University of Maryland, udviklet en lovende ny kilde til entangled fotoner bruge kvantepunkter sammenknebne med en laser. Det JQI teknik kan en dag muliggøre en mere kompakt og praktisk kilder til entangled foton par end det i øjeblikket til rådighed for kvante-information applikationer såsom uddeling af "kvante-nøgler" til kryptering følsomme beskeder.

Kvantepunkter er nanometer-skala stumper af halvleder-så små, at elektriske ladninger i prikkerne er begrænset i alle retninger. De kan gøres for at udsende fotoner-fluorescerer-ved at pumpe energi til at skabe såkaldte "excitons," en parring af en elektron og elektron-mindre "hul". Når elektronen falder tilbage i hullet, er den overskydende energi udgivet som en foton. Kvantepunkter kan også være vært for endnu mere eksotiske "biexciton," bestående af to elektroner og to huller.

Når en kortvarig biexciton nedbrydes, gennemgår to dråber i energi, svarende til faldende to trin på en stige, og en foton er udgivet på hvert trin. Fysikere har længe forsøgt at bruge denne proces til at få par entangled fotoner fra kvantepunkter. Hvad gør entanglement muligt, er, at biexciton kunne henfalde langs den ene af to mulige veje, der svarer til to forskellige stiger, at begge får det til jorden. I løbet af sin afstamning, det frigiver et par fotoner med en anden form for polarisering (elektrisk felt retning), afhængigt af stigen det ned. Hvis energien dråbe på hvert trin er nøjagtig den samme i begge veje, således at stigerne se ens ud, de veje bliver uskelnelige og som følge heraf biexciton udgivelser fotoner med ubestemt polarisering værdier. Måling af en foton både ville bestemme dens polarisering og øjeblikkeligt definere sine partnere, et kendetegn for entanglement.

Men mangler inden for strukturen af ​​den kvantepunktet skaber forskelle i energi-niveauer (trin højder) mellem de to veje, hvilket gør dem skelne og skabe fotoner med forudbestemt, klart definerede polariseringer. Undtagen i sjældne tilfælde, holder dette gælder også for pålidelige, bredt fabrikeret indium galliumarsenid (InGaAs) prikker, der JQI forsker Andreas Müller og hans kolleger skabt på NIST. Muller og hans kolleger løst dette problem ved strålede en laser på kvantepunktet. Laserens elektriske felt flytter energi-niveauer i en af ​​de veje, således at de to veje passer sammen, hvilket resulterer i udledning af sammenfiltrede fotoner.

Entangled fotoner er kommet fra de enkelte kvantepunkter før, men de er blevet spottet af på jagt efter prikkerne i store prøver, som mangler et uheld gav to veje identiske energistruktur. JQI gruppeleder Glenn Salomon siger, at dette entanglement teknik kan arbejde for en bred vifte af kvantepunkter. Selvom prikker, skal nedkøles til kryogene temperaturer, tilføjer han, at kvantepunkter kunne tilbyde fordele som entanglement kilder i deres konventionelle krystal kolleger, da de er mindre pladskrævende og kan nemt producere et par entangled fotoner i en tid, i stedet for i klaser.

* A. Muller, WFFang, J. Lawall og GS Solomon. Oprettelse af polarisering-entangled fotoner fra et kvantepunkt. Kommende i Physical Review Letters.

Last Update: 27. October 2011 03:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit