🟠روشی جدید برای تولید فوتون‌های تقریباً غیرقابل‌تمایز در ارتباطات کوانتومی

🔸پژوهشگران دانشگاههای پادربورن (Paderborn University)، بازل (University of Basel) و رور بوخوم (Ruhr Bochum) با همکاری نزدیک، در حوزه #ارتباطات_کوانتومی به پیشرفت مهمی دست یافتند.

🔹آنها در مقاله خود در Physical Review Letters نشان دادند که چگونه نانوساختارهای نیمه‌رسانای خاص می‌توانند فوتون‌های منفرد و جفت‌فوتون‌هایی تقریباً کاملاً یکسان تولید کنند. این ذرات «تمایزناپذیر» یا indistinguishabe (ویژگی یکسان بودن کامل خواص فوتون‌ها که برای درهمتنیدگی کوانتومی و تداخل کوانتومی ضروری است) اساس ارتباطات کوانتومی را تشکیل میدهند.

🔸در محاسبات کوانتومی، فوتون‌ها حاملان ایده‌آل اطلاعات‌اند، چون به‌سختی با محیط برهمکنش میکنند. اما برای انجام محاسبات پیچیده، فوتون‌ها باید دقیقاً شبیه هم باشند؛ در غیر این صورت تداخلشان خراب میشود و نتیجه کار از دست میرود. تا کنون منابع تولید فوتون از این مشکل رنج میبردند که فوتون‌ها مشکل همبستگی زمانی ((temporally correlated)) داشتند یا خارج از فاز بودند و کیفیتشان پایین می‌آمد.

🔹تیم پژوهشی با استفاده از فرآیندی به نام واپاشی دوجزئی (biexciton decay) در #نقاط_کوانتومی (ذرات نیمه‌رسانای بسیار کوچک که مثل اتم مصنوعی عمل میکنند و میتوانند فوتون یکی‌یکی منتشر کنند) این مشکل را حل کردند. در این فرآیند، نقطه‌ای که دو بار برانگیخته شده، یکی‌یکی دو فوتون منتشر میکند.

🔸نکته کلیدی این است که محققان نقطه کوانتومی را داخل یک کاواک نوری (ساختاری که نور را در فضای کوچکی حبس میکند و مثل تشدیدگر لیزر عمل میکند) قرار دادند. این کاواک فرآیند انتشار فوتون را تسریع و کنترل کرد.

❗️نتیجه، جهش چشمگیری در کیفیت بود: فوتون‌ها ۹۰ درصد تمایزناپذیر شدند، در حالی که بدون این اثر فقط ۶۰ درصد بودند. پروفسور واربورتون از دانشگاه بازل میگوید این نتایج با پیشبینی نظری تطابق عالی دارد و راه را برای کیفیتهای بالاتر نشان میدهد.

🔹کار مشترک با دانشگاه رور بوخوم همچنین نشان داد خلوص (purity) فوتون‌ها هم با این حفره بهتر میشود و تنها عاملی که هنوز کیفیت را محدود میکند، ارتعاشات شبکه بلوری نیمه‌رسانا (لرزش‌های اتمی درون ماده) است. پروفسور کلاوس یونس از پادربورن این پدیده را «تغذیه کاواک» (cavity feeding) مینامد که در طراحی‌های آینده باید کمینه شود.

🔸به‌طور خلاصه، هرچه فوتون‌ها یکسان‌تر و خالص‌تر باشند، خطا در پردازش اطلاعات کوانتومی کمتر است و نقاط کوانتومی مسیری امیدبخش برای تولید انبوه چنین فوتون‌هایی هستند.

📎لینک خبر
‼️لینک مقاله در Physical Review Letters
🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #نقطه_کوانتومی #اپتیک_کوانتومی #کاواک_نوری