Дотронуться до света: Возможность управлять квантовыми точками

Их техника смогла бы в значительной мере усовершенствовать квантовые точки, как источник пар ‘переплетённых’ фотонов, немаловажную характеристику в технологии квантовой информации. Завершение этой разработки могло бы способствовать развитию мощных передовых шифровальных приложений, которым прочат быть ключом к технологиям 21го века.

 

Переплетённые фотоны являются своеобразным последовательным явлением квантовой механики. Несмотря на сложность их производства, они остаются связанными между собой даже на больших расстояниях. Простое наблюдение за одним, мгновенно затрагивает свойства другого. Эта связь может быть использована в квантовом взаимодействии для записи зашифрованного ключа, который по природе своей абсолютно безопасен, т.к. любая попытка подслушать или перехватить ключ будет немедленно замечена. Единственная цель команды НИСТ-ОКИ – наладить выработку спутанных фотонов с помощью квантовых точек.

 

 

Квантовые точки – это нано области полупроводникового материала, подобного тому, из которого создают процессоры для персональных компьютеров, но с особыми свойствами в соответствии с их крошечными размерами. Несмотря на то, что они могут состоять из десятков тысяч атомов, во многом они ведут себя почти так же, как отдельные атомы. К сожалению, слова почти не достаточно, когда дело касается хрупкого мира квантового шифрования и информационных технологий нового поколения. Находясь под напряжением, квантовая точка выделяет фотоны, или «частички» света так же, как и одиночный атом. Но недостатки в форме квантовой точки вызывают разделение энергетических уровней, которые по идее должны пересекаться. Это разрушает тонкий баланс идеального состояния, необходимого для выделения фотонов.

 

 

Чтобы решить эту проблему, команда НИСТ-ОКИ использует лазеры для точного контроля за уровнями энергии квантовых точек, именно так поступали физики с отдельными атомами в середине 1970х, а значительно позднее и с искусственной квантовой точкой. Их специализированная установка состоит из двух лазеров – один освещает квантовую точку сверху, другой направлен на неё сбоку – таким образом, исследователи получили возможность управлять состояниями энергии в квантовой точке и напрямую измерять её излучения. Установив интенсивность лазерных лучей, они смогли корректировать недостатки колебаний и производить более совершенные сигналы. Сделав это учёные впервые продемонстрировали, что квантовые точки, 'настроенные' с помощью лазера, способны эффективно производить отдельные фотоны, такие, как необходимы для квантового шифрования и других приложений.

 

 

Пока прибор всё ещё требует довольно холодных уровней температур и находится в ёмкости с жидким гелием, он достаточно компактен, чтобы уместиться на ладони вашей руки – элегантное устройство, которое сможет найти реальное применение в приложениях квантового шифрования.