研究者們展示了一種新的量子發(fā)光三極管，它是首個(gè)才能發(fā)出波長約為1550納米的單光子和糾纏態(tài)光子對的設(shè)備，而此波長正坐落標(biāo)準(zhǔn)通訊窗的范圍內(nèi)。
人們覺得，對于未來量子網(wǎng)路、遠(yuǎn)距離量子通訊系統(tǒng)、量子密碼設(shè)備等應(yīng)拿來說量子糾纏通訊，工作在此波長的單光子源是至關(guān)重要的誘因。
來自富士通亞洲研究院、謝菲爾德學(xué)院和劍橋?qū)W院包括TinaMüller在內(nèi)的研究者們發(fā)表了一篇關(guān)于最新量子光源的文章，刊載在了近來一期的《自然通信》（）上。
圖丨量子點(diǎn)發(fā)光晶閘管的加工階段及其掃描電子顯微鏡圖象
Müller表示：“這是史上首次量子設(shè)備才能達(dá)到最新量子秘鑰分發(fā)和量子通訊系統(tǒng)的基本要求。”
常年以來，才能在通訊窗內(nèi)發(fā)射單光子和糾纏態(tài)光子對都是量子光學(xué)領(lǐng)域的研究目標(biāo)。雖然早已存在一些才能發(fā)射單光子源和糾纏態(tài)光子對的光源（如單個(gè)原子和金鋼石色心），它們卻由于波長太緊而難以應(yīng)用到量子網(wǎng)路中。
在這項(xiàng)新研究中，研究者們使用磷化銦制做了發(fā)光量子點(diǎn)設(shè)備，這是一種拿來發(fā)射波長為1550納米的量子點(diǎn)激光的材料。為了使其才能發(fā)射出1550納米波長的單光子和糾纏態(tài)光子對，研究者們使用了一種被稱為“金屬有機(jī)蒸氣外延”的生長方式來“生長”出單個(gè)的磷化銦量子點(diǎn)顆粒，這種顆粒最終產(chǎn)生了量子發(fā)光晶閘管的基礎(chǔ)部份。
這些新型量子發(fā)光晶閘管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是她們能否在93開爾文（-200.15℃）的氣溫條件下工作，這個(gè)氣溫比其他量子光源的工作氣溫高得多。較高的工作氣溫才能讓量子發(fā)光晶閘管更容易與其他設(shè)備集成，研究者們覺得加以更改以后，量子發(fā)光晶閘管的工作氣溫能夠更高。
研究者們預(yù)測，未來這些發(fā)光晶閘管會(huì)對包括量子互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的量子網(wǎng)路技術(shù)形成巨大的影響。舉一個(gè)反例來說，這些設(shè)備可以與量子熔斷器和量子中繼器集成來降低量子網(wǎng)路的范圍。研究者們覺得量子糾纏通訊，通過與射頻電子集成，這些量子光源將可以在脈沖的模式下工作。對當(dāng)前的量子發(fā)光二極管進(jìn)行改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用，正是研究者們下一步的工作。
Müller表示，會(huì)進(jìn)一步優(yōu)化量子發(fā)光晶閘管的規(guī)格和性能，使其才能應(yīng)用到遠(yuǎn)距離的量子通訊系統(tǒng)中。