Sorgente di fotoni su richiesta e configurazione del teletrasporto quantistico. (A) La ricombinazione radiativa degli stati XX-X fornisce due fotoni entangled in polarizzazione se la scissione energetica dello stato X, la scissione della struttura fine (FSS), è sufficientemente basso. La generazione su richiesta avviene tramite un laser risonante sintonizzato a metà dell'energia dello stato XX. EB indica l'energia di legame XX. (B) Popolazione dello stato XX in funzione dell'area del polso. I dati sperimentali (cerchi) sono modellati come una funzione sinusoidale smorzata esponenzialmente (curva viola) per determinare la fedeltà della preparazione rappresentata. (C) Le misurazioni di autocorrelazione per la transizione XX e X di un QD rappresentativo. (D) Il setup sperimentale per il teletrasporto quantistico. Un laser pulsato [zaffiro di titanio (TiSa)] viene utilizzato per eccitare due volte il QD, che quindi emette una coppia iniziale (PE) e una coppia tardiva (PL) di fotoni entangled separati da t nel tempo. I fotoni XX e X vengono quindi separati spettralmente da un filtro (F). Il primo XE e il tardo XL passano un HOM Mach-Zehnder composto da due divisori di fascio (BS), eseguire la misurazione dello stato della campana. Polarizzatori (POL) e rallentatori variabili (VR) vengono utilizzati per definire di conseguenza lo stato dell'ingresso XL e lo stato di rilevamento XXE. La misurazione della correlazione a tre fotoni viene quindi registrata in funzione dei tempi di arrivo τ con fotodiodi a valanga (APD). Credito: Progressi scientifici (2018). DOI:10.1126/sciadv.aau1255
Un team di ricercatori austriaci, L'Italia e la Svezia hanno dimostrato con successo il teletrasporto utilizzando fotoni su richiesta da punti quantici. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo spiega come hanno realizzato questa impresa e come si applica alle future reti di comunicazione quantistica.
Gli scienziati e molti altri sono molto interessati allo sviluppo di reti di comunicazione veramente quantistiche:si ritiene che tali reti saranno al sicuro dall'hacking o dalle intercettazioni a causa della loro stessa natura. Ma, come sottolineano i ricercatori con questo nuovo sforzo, ci sono ancora alcuni problemi che si frappongono. Uno di questi è la difficoltà nell'amplificare i segnali quantistici. Un modo per aggirare questo problema, notano, consiste nel generare fotoni su richiesta come parte di un ripetitore quantistico:questo aiuta a gestire efficacemente le alte frequenze di clock. In questo nuovo sforzo, hanno fatto proprio questo, utilizzando punti quantici di semiconduttori.
Il lavoro precedente sulla possibilità di utilizzare punti quantici di semiconduttori ha dimostrato che è un modo fattibile per dimostrare il teletrasporto, ma solo a determinate condizioni, nessuno dei quali consentiva applicazioni su richiesta. A causa di ciò, non sono stati considerati una tecnologia a pulsante. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno superato questo problema creando punti quantici altamente simmetrici utilizzando un metodo di incisione per creare le coppie di fori in cui si sviluppano i punti quantici. Il processo che hanno usato è stato chiamato cascata XX (bieccitone)–X (eccitoni). Hanno quindi impiegato uno schema di eccitazione a doppio impulso per popolare lo stato XX desiderato (dopo che due coppie hanno perso fotoni, hanno mantenuto il loro coinvolgimento). Ciò ha consentito la produzione di singoli fotoni su richiesta adatti per l'uso nel teletrasporto. Lo schema a doppia eccitazione pulsata è stato fondamentale per il processo, la squadra nota, perché ha ridotto al minimo la rieccitazione.
I ricercatori hanno testato il loro processo prima su input soggettivi e poi su diversi punti quantici, dimostrando che potrebbe funzionare in una vasta gamma di applicazioni. Hanno seguito ciò creando un quadro che altri ricercatori potrebbero utilizzare come guida per replicare i loro sforzi. Ma hanno anche riconosciuto che c'è ancora molto lavoro da fare (principalmente nell'aumentare le frequenze di clock) prima che il processo possa essere utilizzato nelle applicazioni del mondo reale. Si aspettano che sarà solo qualche altro anno.
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