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Investigadores crean fotones entrelazados de puntos cuánticos

Published on November 17, 2009 at 5:29 PM

Para explotar el mundo cuántico al máximo, un producto clave es el enredo, la espeluznante, la distancia que desafía la relación que se forma entre los objetos tales como los átomos, incluso cuando están completamente protegidos unos de otros. Ahora, los físicos del Joint Quantum Institute (JQI), una organización de colaboración de la Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Maryland, han desarrollado una nueva y prometedora fuente de fotones entrelazados con los puntos cuánticos ajustado con un láser. La técnica podría permitir algún día JQI fuentes más compacto y cómodo de pares de fotones entrelazados que se dispone actualmente para las aplicaciones de la información cuántica, como la distribución de las "claves cuánticas" para cifrar los mensajes sensibles.

Los puntos cuánticos son de escala nanométrica-bits de semiconductores tan pequeñas que las cargas eléctricas en los puntos se reducen en todas las direcciones. Pueden ser hechos para emitir fotones-fluorescencia por bombeo en la energía para crear las llamadas "excitones", una pareja de un electrón y el electrón-less "agujero". Cuando el electrón vuelve a caer en el agujero, el exceso de energía se libera en forma de un fotón. Los puntos cuánticos también pueden albergar la más exótica "biexciton", compuesta de dos electrones y dos agujeros.

Cuando un biexciton de corta duración se descompone, se somete a dos gotas de la energía, de forma análoga a descender dos peldaños de una escalera, y un fotón se libera en cada etapa. Los físicos han sido durante mucho tiempo tratando de usar este proceso para obtener los pares de fotones entrelazados de puntos cuánticos. Lo que hace posible enredo es que el biexciton podría decaer a lo largo de uno de dos caminos posibles, de forma análoga a dos escalas diferentes que tanto se llega a la tierra. Durante su descenso se libera un par de fotones con un tipo diferente de polarización (la dirección del campo eléctrico) en función de la escalera que desciende. Si la caída de la energía en cada etapa es exactamente el mismo en ambas vías, por lo que las escaleras son idénticas, los caminos se vuelven indistinguibles, y como resultado de la biexciton libera fotones con los valores de polarización indeterminado. La medición de un fotón tanto determinar su polarización y al instante definir sus socios-un sello de enredo.

Sin embargo, las imperfecciones en la estructura de los puntos cuánticos como diferencias en los niveles de energía (alturas de peldaño) entre las dos vías, lo que los distingue y la creación de fotones con predeterminado, polarizaciones claramente definidos. Excepto en raros casos, esto es cierto incluso para el arseniuro confiable, ampliamente fabricados de galio indio (InGaAs) puntos que JQI investigador Andreas Müller y sus colegas crearon en el NIST. Muller y sus colegas resolvieron este problema mediante la emisión de un láser en el punto cuántico. Campo eléctrico del láser se desplaza los niveles de energía en una de las vías para que las dos vías coinciden, lo que resulta en la emisión de fotones entrelazados.

Fotones entrelazados han venido de los puntos cuánticos individuales antes, pero que han sido vistos por la caza de puntos en las muestras de grandes imperfecciones que accidentalmente le dio las dos vías de la estructura de la misma energía. JQI líder del grupo, Glenn Salomón dice que esta técnica enredo podría trabajar para una gran variedad de puntos cuánticos. A pesar de los puntos deben ser enfriados a temperaturas criogénicas, añade que los puntos cuánticos podrían ofrecer ventajas como fuentes de enredo sobre sus contrapartes convencionales de cristal ya que son menos voluminosos y convenientemente puede producir un par de fotones entrelazados a la vez, en lugar de en grupos.

* A. Muller, WFFang, J. Lawall y Salomón GS. La creación de la polarización de fotones entrelazados a partir de un punto cuántico. Próximo en Physical Review Letters.

Last Update: 10. October 2011 08:26

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