Fonte de fótons sob demanda e configuração de teletransporte quântico. (A) A recombinação radiativa dos estados XX-X fornece dois fótons emaranhados em polarização se a divisão energética do estado X, a divisão de estrutura fina (FSS), é suficientemente baixo. A geração sob demanda ocorre por meio de um laser ressonante ajustado para metade da energia do estado XX. EB indica a energia de ligação XX. (B) População do estado XX em função da área de pulso. Os dados experimentais (círculos) são modelados como uma função seno-quadrada exponencialmente amortecida (curva roxa) para determinar a fidelidade da preparação representada. (C) As medições de autocorrelação para a transição XX e X de um QD representativo. (D) A configuração experimental para teletransporte quântico. Um laser pulsado [safira de titânio (TiSa)] é usado para excitar duas vezes o QD, que então emite um par inicial (PE) e um par tardio (PL) de fótons emaranhados separados por Δt no tempo. Os fótons XX e X são então separados espectralmente por um filtro (F). O primeiro XE e o último XL passam um HOM Mach-Zehnder que consiste em dois divisores de feixe (BSs), realizar a medição do estado da campainha. Polarizadores (POLs) e retardadores variáveis (VRs) são usados para definir o estado de entrada XL e o estado de detecção XXE de acordo. A medição de correlação de três fótons é então registrada como uma função dos tempos de chegada τ com fotodiodos de avalanche (APDs). Crédito: Avanços da Ciência (2018). DOI:10.1126 / sciadv.aau1255
Uma equipe de pesquisadores da Áustria, A Itália e a Suécia demonstraram com sucesso o teletransporte usando fótons sob demanda de pontos quânticos. Em seu artigo publicado na revista Avanços da Ciência , o grupo explica como eles realizaram essa façanha e como isso se aplica às futuras redes de comunicações quânticas.
Cientistas e muitos outros estão muito interessados em desenvolver redes de comunicação verdadeiramente quânticas - acredita-se que tais redes estarão protegidas de hackers ou espionagem devido à sua própria natureza. Mas, como os pesquisadores com este novo esforço apontam, ainda existem alguns problemas no caminho. Um deles é a dificuldade de amplificar os sinais quânticos. Uma maneira de contornar este problema, eles notam, é gerar fótons sob demanda como parte de um repetidor quântico - isso ajuda a controlar com eficácia as altas taxas de clock. Neste novo esforço, eles fizeram exatamente isso, usando pontos quânticos semicondutores.
Trabalhos anteriores envolvendo a possibilidade de usar pontos quânticos semicondutores mostraram que é uma maneira viável de demonstrar o teletransporte, mas apenas sob certas condições, nenhum dos quais permitia aplicativos sob demanda. Por causa disso, eles não foram considerados uma tecnologia de botão de pressão. Neste novo esforço, os pesquisadores superaram esse problema criando pontos quânticos que eram altamente simétricos usando um método de gravação para criar os pares de orifícios nos quais os pontos quânticos se desenvolvem. O processo que eles usaram foi chamado de cascata XX (biexciton) –X (exciton). Eles então empregaram um esquema de excitação de pulso duplo para preencher o estado XX desejado (após dois pares eliminarem fótons, eles retiveram seu emaranhamento). Isso permitiu a produção de fótons únicos sob demanda adequados para uso em teletransporte. O esquema de excitação de pulso duplo foi fundamental para o processo, as notas da equipe, porque minimizou a reexcitação.
Os pesquisadores testaram seu processo primeiro em entradas subjetivas e, em seguida, em diferentes pontos quânticos, provando que ele pode funcionar em uma ampla gama de aplicações. Eles seguiram criando uma estrutura que outros pesquisadores poderiam usar como um guia para replicar seus esforços. Mas eles também reconheceram que ainda há mais trabalho a ser feito (principalmente no aumento das taxas de clock) antes que o processo pudesse ser usado em aplicativos do mundo real. Eles esperam que demore apenas mais alguns anos.
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