Wissenschaftler schaffen neues Gerät leuchtet den Weg zur Quantentechnologien

Das Team hat in photonischen Systemen über ihre Vorrichtung, die zur steuerbaren, richtungs Emission von einzelnen Photonen erlaubt, und die produzieren verschränkten Zuständen von Paaren von Quantenpunkten eine deutliche Verbesserung gegenüber früheren Konstruktionen hergestellt.

Qubits und das Versprechen der Quanten-Computing

Das Versprechen von Quantencomputern nutzt die Eigenschaften von Quantenbits „Qubits“, um Berechnungen auszuführen. Strom Computer verarbeiten und speichern Informationen in Bits von entweder 0en oder 1en während Qubits können 0 und 1 gleichzeitig sein. Das bedeutet, dass Quantencomputer haben viel größere Rechen Kräfte die über klassische Computer.

Wissenschaftler erforschen verschiedene Optionen und Designs Quantencomputing eine tragfähige Realität werden zu lassen. Eine vorgeschlagene Idee nutzt photonischer Systeme im Nano Einsatz von Quanteneigenschaften von Licht zu machen, als Qubits. Die Trinity-Team untersucht, ein solches System in ihrem kürzlich veröffentlichten Papier in den High-Profile-Zeitschrift Nano Letters.

Ihr System nutzt einzelne Photonen von Licht emittiert, in einer kontrollierten Art und Weise in Zeit und Raum von quantum Emittern (nanoskaligen Materialien als Quantenpunkte bezeichnet). Für Anwendungen, wie beispielsweise Quantencomputing, ist es notwendig, die Emissionen aus diesen Punkten zu steuern und zu erzeugen Quantenverschränkung der Emission von Paaren dieser Punkte.

Quanten-Verschränkung ist eine fundamentale Eigenschaft der Quantenmechanik und tritt auf, wenn ein Paar oder eine Gruppe von Teilchen in eine Weise, quantenmechanisch verbunden ist, so dass der Quantenzustand jeden Teilchens des Paares kann nicht unabhängig von dem Zustand des anderen beschrieben werden. Im Wesentlichen können zwei verschränkten Quantenpunkte verschränkten Photonen emittieren.

Professor John Donegan, Crann und Trinity School of Physics, sagte:

„Das Gerät arbeitet mit einer Metallspitze innerhalb weniger Nanometer von einer Oberfläche Platzieren die Quantenpunkte enthalten. Die Spitze durch Licht angeregt wird, und erzeugt ein elektrisches Feld von solch enormen Intensität, dass es stark die Zahl der einzelnen Photonen, die durch die Punkte emittieren erhöhen Dieses starke Feld. können auch Paar Emission von Paaren von Quantenpunkten, deren Zustände in einer Weise, dass Verwirbeln zu quantum Emittern von Licht einzigartig ist.“

Der andere wesentliche Vorteil ist der Mechanismus, mit dem das Gerät über aktuellen state-of-art photonische Bauelemente für Quantencomputeranwendungen arbeitet.

Professor Ortwin Hess, Professor für Quanten Nanophotonics in Trinity School of Physics und Crann, fügte hinzu: „Die Metallspitze über die Oberfläche durch Abtasten der Quantenpunkte enthält, können wir die Einzelphotonenemission erzeugen je nach Bedarf Eine solche Einrichtung ist viel einfacher als Strom. Systeme, die eine Metallspitze oder einen Hohlraum, in unmittelbarer Nähe zu einem Quantenpunkt zu beheben versuchen. Wir erwarten nun, dass dieses Gerät und seine Funktionsweise wird eine verblüffende Wirkung auf die Forschung in der Quantenemitter für Quantentechnologien haben.“

Quelle: Trinity College Dublin. "Scientists create new device to light up the way for quantum technologies." ScienceDaily. ScienceDaily, 7 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200707113318.htm>.