科學家將光子彎曲至被實際通信使用的波長—新聞—科學網

2020-11-26 科學網

 

幾十年來，光子糾纏在量子計算和通信中的潛力一直為人所知。然而，妨礙其直接應用的其中一個問題是，很多光子糾纏平臺並未在大多數通信形式使用的範圍內運行。

一個國際團隊展示了一種新的納米尺度技術，從而開始解開糾纏光子之謎。該技術利用半導體量子點將光子彎曲至被如今流行的C波段標準使用的波長。他們在日前出版的美國物理聯合會所屬《應用物理快報》上報告了這一成果。

「我們首次展示了偏振糾纏光子在1550納米波長上從量子點發生的散射。」此項研究作者之一、德國斯圖加特大學半導體光學和功能界面研究所資深科學家Simone Luca Portalupi介紹說，「現在，我們可以利用現有通信技術真正實現長距離量子通信。」

研究人員利用由砷化銦和砷化鎵平臺創建的量子點，產生了純粹的單光子和糾纏光子。和參量下轉換技術不同，量子點允許光子每次僅被散射出一個並且能按照需求散射。這是量子計算的關鍵屬性。隨後，由多層材料構成並且在很寬的光譜內進行反射的分布布拉格反射器將光子引向顯微鏡物鏡，從而使它們被收集起來並被測量。

研究人員和行業先鋒發現，C波段（一個特定的紅外波長範圍）成為通信中的電磁最有效點。在這個範圍內穿過光導纖維和大氣的光子被吸收的很少，從而使其成為遠距離信號傳送的理想對象。

「電信C波段窗口擁有我們在信號傳輸上實現的最小光子吸收量。」文章另一位作者Fabian Olbrich介紹說，「業界已對技術進行了改良，從而使科學家作出更多發現。現在，我們擁有了運行良好的標準以及較低的散射率。」（宗華）

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