Исследователи из Кембриджского института разработали новейший способ получения единичных фотонов света методом контроля движения отдельных электронов снутри структуры специально разработанного для этих целей светодиода (light-emitting diode, LED). Этот новейший способ различается простотой, тем не наименее, он способен поставлять фотоны света со размеренно циклическими чертами и параметрами, что весьма принципиально с учетом способности использования такового источника фотонов в областях квантовых вычислений и коммуникаций.
Единственный фотон (простая частичка света) может выступать в роли квантового бита и нести квантовую информацию на расстояния, исчисляющиеся сотками км. Потому источник, способный производить единичные фотоны на сто процентов управляемым образом, является неотъемлемым базовым блоком большинства современных квантовых технологий.
Большая часть имеющихся источников единичных фотонов были сделаны на базе так именуемых квантовых точек на базе полупроводниковых материалов либо искусственных изъянов в кристаллической сетке алмаза. Создание таковых квантовых точек зависит от почти всех причин и является, на самом деле, совсем случайным действием. Таковым образом, становится весьма тяжело надзирать четкое положение грядущего источника и свойства вырабатываемых им фотонов. И таковая случайная природа этих источников очень затрудняет их интеграцию в состав огромных и сложных квантовых систем.
Источник фотонов, сделанный учеными из Кембриджа, представляет собой устройство, размещенное на подложке из арсенида галлия. Оно состоит из электрической области и области, где главными носителями электронного заряда являются электрические дырки, а делятся эти две области узеньким промежным каналом строго определенной ширины.
Ширина разделительного канала специально выбрана таковой, что никакой электрон не может без помощи других проскочить через этот канал в обычных критериях. Но когда вдоль полосы канала запускается акустическая волна определенной формы, она, эта волна, также вызывает волну электронного потенциала, в точке минимума которого находится лишь один электрон. И эта волна потенциала, подобно ленте сборочного потока, переносит электроны в области электрических дыр 1-го за остальным. Попавший в эту область электрон соединяется воединыжды с дырой, а содержащаяся в дыре и электроне лишняя энергия выделяется в виде фотона света.
Кроме того, что с помощью такового источника можно получать фотоны света, последующие строго в нужный момент времени, этот источник дает возможность управления поляризацией фотонов света, которая впрямую зависит от значения спина электрона, перенесенного волной через канал. Потому новое устройство можно будет применять в качестве кодировщика квантовой инфы в «летающих кубитах» фотонов света, что дозволит сделать широкомасштабные квантовые коммуникационные сети и сети распределенных квантовых вычислений.
Источник:
