양자 정보 장거리 전송

고전적인 컴퓨터 정보는 단순한 켜기/끄기 판독을 기반으로 하기 때문에 중계기라는 기술을 사용하여 장거리 정보를 증폭하고 전송하는 것은 상당히 쉽다. 그러나 양자 정보는 더 복잡하고 전자 스핀과 같은 안전한 판독을 기반으로 한다.

반도체 나노 박스 또는 양자점은 연구자들이 양자 정보를 저장하고 전달하기 위해 살펴보고 있는 물질이다. 즉, 양자 중계기 기술은 광자 기반 정보를 전자 기반 정보로 변환하는 현재 접근 방식을 포함하여 다양한 방식으로 제한된다. 이 프로세스는 매우 비효율적이므로 연구원 팀은 이 변환 및 전송 문제를 극복하기 위한 새로운 방법을 찾기 시작했다.

나노안테나

리오 후카이(Rio Fukai)는 이 연구의 수석 저자이다.

"양자 통신 연구의 일반적인 재료인 갈륨 비소 양자점에서 단일 광자를 단일 전자로 변환하는 효율성은 현재 너무 낮다."라고 Fukai는 말한다. "따라서 우리는 단일 양자점에 빛을 집중시키기 위해 초소형 동심 금 고리로 구성된 나노 안테나를 설계하여 장치에서 전압 판독 값을 얻는다."

이 연구의 인상적인 결과 중 하나는 팀이 나노안테나를 사용하지 않을 때와 비교할 때 최대 9배까지 광자 흡수를 향상시킬 수 있다는 것이다. 단일 양자점이 조명될 때 대부분의 광생성 전자는 포획되지 않았다. 대신 불순물이나 장치의 다른 위치에 축적되었다.

과잉 전자는 양자점 전자에 의해 생성된 것과 구별될 수 있는 최소 전압 판독값을 제공했다. 이 모든 것은 장치의 의도된 판독값이 중단되지 않았음을 의미한다.

Akira Oiwa는 이 연구의 수석 저자이다.

"이론적 시뮬레이션은 광자 흡수를 최대 25배까지 향상시킬 수 있음을 나타낸다."라고 Oiwa는 말한다. 광원의 정렬을 개선하고 나노안테나를 보다 정밀하게 제작하는 것은 우리 그룹에서 진행 중인 연구 방향이다."

이 새로운 연구는 잘 정립된 나노포토닉스를 제공하여 양자 통신 및 정보 네트워크를 발전시킨다. 정보 보안 및 데이터 처리에 잠재적으로 응용할 수 있는 새로운 유형의 양자 기술로 이어질 수 있다.

최근 연구는 Applied Physics Express에 게재되었다.