캠브리지 대학교 (University of Cambridge)의 과학자 팀은 양자 기술의 다양한 응용에 결정적인 효율적인 얽힌 광자 원을 개발하는 데 상당한 돌파구를 만들었습니다. Nature Nanotechnology 저널에 발표 된 그들의 연구 결과는 초박형 반도체에서 흥분성 상호 작용이 어떻게 얽힌 광자 생성의 효율을 크게 향상시킬 수 있는지 보여줍니다.
얽힌 광자 :양자 기술의 초석
얽힌 광자는 양자 얽힘으로 알려진 독특한 상관 관계를 나타내는 광자 쌍입니다. 이 현상은 조명의 파동 입자 이중성에서 발생하며 고전적인 대응이 없습니다. 얽힌 광자는 양자 컴퓨팅, 양자 암호화 및 양자 감지를 포함한 여러 양자 기술의 기본 빌딩 블록이되었습니다.
얽힌 광자 생성의 도전
그들의 중요성에도 불구하고, 얽힌 광자를 효율적으로 생성하는 것은 여전히 중요한 도전으로 남아 있습니다. 기존의 방법에는 종종 부피가 크고 복잡한 광학 설정이 포함되어 실제 응용 프로그램을 제한합니다. 반도체의 얇은 층인 반도체 양자 우물은 강한 가벼운 상호 작용으로 인해 효율적인 얽힌 광자 생성을위한 유망한 후보로 나타났습니다. 그러나, 이들 시스템에서 얽힌 광자 생성의 효율은 종종 비 방사성 재조합 공정에 의해 제한되며, 여기서 흥분된 전자 및 구멍의 에너지는 광자로 방출되는 대신 열로 손실된다.
흥분성 상호 작용은 효율성을 높입니다
그들의 연구에서, 케임브리지 과학자들은 초트라틴 반도체에서 흥분성 상호 작용을 활용하여 기존의 얽힌 광자 공급원의 한계를 극복했습니다. 엑시톤은 반도체의 전자 및 구멍의 강한 결합으로부터 발생하는 준 사파르입니다. 반도체 양자 웰의 두께와 조성을 신중하게 제어함으로써, 연구자들은 흥분성 상호 작용을 향상시켜 얽힌 광자 생성의 효율을 상당히 증가시킬 수있었습니다.
주요 결과와 시사점
과학자들은 종래의 양자 우물 구조와 비교하여 얽힌 광자 생성 효율의 대략 100 인자만큼 현저한 개선을 관찰했다. 이 중요한 향상은 흥분성 상호 작용에 의해 촉진 된 증가 된 복사 재조합 속도에 기인한다. 또한, 초트라틴 양자 광원은 높은 수준의 분극 얽힘을 나타내므로 다양한 양자 정보 처리 응용 분야에 적합합니다.
이 발견은 실제 양자 기술 개발에 중대한 영향을 미칩니다. Ultrathin Quantum 광원은 얽힌 광자를 생성하기위한 작고 효율적인 솔루션을 제공하여 소형화되고 통합 된 양자 장치를위한 길을 열어줍니다. 이러한 발전은 양자 컴퓨팅, 양자 커뮤니케이션 및 양자 감지의 획기적인 혁신을 가능하게하여 양자 기술의 모든 잠재력을 실현하는 데 더 가깝습니다.
