به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اصفهان به نقل از فیز، فیزیکدانان، پروفسور ریچارد واربرتون، ناتاشا توم و دکتر آلیسا جوادی از دانشگاه بازل، به همراه همکارانی از دانشگاه بوخوم منبعی از تک فوتون ها را تولید کرده اند که می تواند میلیاردها از این ذرات کوانتوم را در ثانیه تولید کند. این منبع فوتون با کارایی رکوردشکنی خود «تحریک نقطه کوانتومی57 درصد که بیش از دو برابر منابع تک فوتونی قبلی است»، یک بلوک جدید و قدرتمند برای فناوری های کوانتومی است.

محققان دانشگاه بازل و دانشگاه رور بوخوم منبعی از تک فوتون ها را تولید کرده اند که می تواند میلیاردها از این ذرات کوانتوم را در ثانیه تولید کند. منبع فوتون با کارایی رکوردشکنی خود، یک بلوک جدید و قدرتمند برای فناوری های کوانتومی است.

رمزنگاری کوانتومی نوید ارتباطات کاملاً ایمن را می دهد. یک جز اصلی در اینجا رشته های تک فوتون است. اطلاعات را می توان در حالت کوانتومی این ذرات نور ذخیره و در فواصل طولانی انتقال داد. در آینده، پردازنده های کوانتومی از راه دور از طریق تک فوتون ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. و شاید خود پردازنده از فوتون ها به عنوان بیت کوانتوم برای محاسبه استفاده کند.

با این حال، یک پیش نیاز اساسی برای چنین کاربردهایی، منبع کارآمد فوتون های منفرد است. یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور ریچارد واربرتون، ناتاشا توم و دکتر آلیسا جوادی از دانشگاه بازل، به همراه همکارانی از بوخوم، اکنون در مجله نانوتکنولوژی نیچر در مورد توسعه منبع تک فوتونی گزارش می دهند که به طور قابل توجهی از سیستم های شناخته شده قبلی از نظر کارایی.پیشی می گیرد.

"قیف" ذرات نور را هدایت می کند

هر فوتون با ایجاد موج یک "اتم مصنوعی" (یک نقطه کوانتومی) در داخل یک نیمه هادی ایجاد می شود. معمولاً این فوتون ها نقطه کوانتومی را در تمام جهات ممکن ترک می کنند و بنابراین کسری بزرگ از بین می رود. در منبع فوتونی که اکنون ارائه شده است محققان با قرار دادن نقطه کوانتوم در داخل یک "قیف" این مشکل را حل کرده اند تا همه فوتون ها را در یک جهت خاص ارسال کنند.

قیف یک ریز حفره جدید است که بیانگر نوآوری واقعی تیم تحقیقاتی است: حفره میکرو تقریباً تمام فوتون ها را گرفته و سپس آنها را به یک فیبر نوری هدایت می کند. فوتون ها که هر کدام حدود دو سانتی متر طول دارند، در انتهای یک فیبر نوری ظاهر می شوند.

کارایی کل سیستم - یعنی احتمال اینکه تحریک نقطه کوانتومی در واقع منجر به یک فوتون قابل استفاده شود - 57 درصد است که بیش از دو برابر منابع تک فوتونی قبلی است. نویسنده اصلی، ریچارد واربرتون توضیح می دهد: "این یک لحظه واقعا خاص است." "ما یک یا دو سال است می دانیم که اصولاً چه چیزی ممکن است. اکنون موفق شده ایم ایده های خود را عملی کنیم."

افزایش بسیار زیاد قدرت محاسبات

واربرتون می افزاید: افزایش کارایی عواقب قابل توجهی دارد، "افزایش کارایی ایجاد فوتون منفرد با ضریب دو به بهبود کلی ضریب یک میلیون برای یک رشته مثلاً 20 فوتون می افزاید. در آینده، ما می خواهیم منبع تک فوتونی خود را حتی بهتر کنیم: ما می خواهیم آن را ساده کنیم و برخی از برنامه های بی شمار آن را در رمزنگاری کوانتومی، محاسبات کوانتومی و سایر فن آوری ها دنبال کنیم. "

انتهای پیام/

معصومه صادقی

https://phys.org/news/2021-01-physicists-record-breaking-source-photons.html