陆薪
2019-09-22 06:16:03
นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และโตชิบาได้ประกาศอุปกรณ์ควอนตัมใหม่ที่ผลิตโฟตอนพันกันซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่น่าเชื่อถือสำหรับการเข้ารหัสควอนตัม

ประกอบด้วยแสงโฟตอนคู่ซึ่งคุณสมบัติพื้นฐานเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออกเทคโนโลยีได้ดึงดูดความสนใจที่เพิ่มขึ้นตลอด 10 ปีที่ผ่านมา มันมีประโยชน์หลายอย่างนอกเหนือไปจากการเข้ารหัสรวมถึงการสื่อสารการคำนวณควอนตัมการถ่ายภาพทางการแพทย์และการผลิตชิป

แอนดรูว์ชิลด์หัวหน้ากลุ่ม Toshiba Research Europe กล่าวว่าอุปกรณ์นี้มีความสำคัญสองประการ ครั้งแรกมันทำมาจากสารกึ่งตัวนำธรรมดา ประการที่สองมันผลิตโฟตอนพันกันตามคำสั่ง

"เป็นครั้งแรกที่เราสามารถผลิตโฟตอนพัลส์ที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้เพียงพอที่จะใช้เป็นนาฬิกาในการคำนวณควอนตัมเช่นจากสิ่งที่เราสามารถสร้างได้ง่ายเหมือนกับเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ " Shields กล่าวในการสัมภาษณ์ .

ด้านในของอุปกรณ์
ส่วนใหญ่ทำจากแกลเลียมอาร์เซไนด์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตรรกะอย่างรวดเร็วและออปโตอิเล็กทรอนิกส์ส่วนประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์คือจุดควอนตัมของอินเดียมอาร์เซไนด์ 12 นาโนเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง 6 นาโนเมตรสูง (ในการเปรียบเทียบเส้นผมของมนุษย์มีความกว้างประมาณ 100,000 นาโนเมตร)

“ Indium Arsenide จัดระเบียบตัวเองเป็นจุดเช่นเม็ดฝนบนฝากระโปรงรถ” Shields กล่าว "เราพบว่ากุญแจสำคัญคือการสร้างจุดที่มีความสมมาตรระดับสูงและฟิสิกส์ของวัสดุนั้นเป็นสิ่งที่มีผลต่อเรา"

ในการใช้งานจุดจะตื่นเต้นด้วยเลเซอร์พัลส์ซึ่งให้พลังงานสองอิเล็กตรอนในอินเดียมอาร์เซไนด์ พลังงานนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นโฟตอนที่พันกันสองพันที่ความถี่ที่ต่างกันเล็กน้อยซึ่งสามารถแยกออกและเคลื่อนย้ายอิสระภายนอกอุปกรณ์ได้

ปัจจุบันแสงอยู่ในช่วงความถี่ใกล้อินฟราเรดซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 900 นาโนเมตร อุปกรณ์ต้องเย็นตัวลงในอุณหภูมิต่ำมาก

ในทางทฤษฎีไม่มีเหตุผลว่าทำไมเราไม่สามารถทำซ้ำเอฟเฟกต์นี้ที่อุณหภูมิห้องได้และเราได้เห็นการปล่อยที่ 1,300 นาโนเมตรซึ่งเลเซอร์เลเซอร์ทำงานอยู่ “ ยังมีความท้าทายที่จะต้องเอาชนะและฉันคาดหวังว่าจะได้เห็นสิ่งนี้ในการผลิตในสามถึงสี่ปี”

ด้วยโฟตอนที่พันกันเป็นคู่สถานะของหนึ่งสามารถอนุมานได้โดยการวัดสถานะของอีก การรวมสิ่งนี้เข้ากับเทคนิคทางสถิติเป็นไปได้ที่จะส่งคีย์การเข้ารหัสไปยังสถานที่ห่างไกลและเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาไม่ได้ถูกสกัดกั้น

การใช้งานอื่นอยู่ในการผลิตชิป ด้วยการรวมโฟตอนสองตัวที่จับกันไว้ในจุดโฟกัสเดียวพวกมันสามารถทำตัวเหมือนเป็นโฟตอนหนึ่งครึ่งความยาวคลื่นและพลังงานสองเท่า เนื่องจากคุณสมบัติที่เล็กที่สุดที่เป็นไปได้ที่สามารถทำบนชิปขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นเทคนิคนี้สามารถนำมาใช้เพื่อลดขั้นต่ำทางทฤษฎีลงครึ่งหนึ่งในปัจจุบัน - เพิ่มจำนวนอุปกรณ์เป็นสองเท่าบนซิลิคอนเวเฟอร์

เทคนิคเดียวกันนี้สามารถใช้ในการสร้างภาพกล้องจุลทรรศน์แบบส่องสว่างได้ดีกว่าก่อนมาก

"การเปรียบเทียบกับการพัฒนาหลังจากการประดิษฐ์เซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์แสดงให้เห็นว่าอาจมีการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมายที่เรายังไม่ได้จินตนาการ" Shields กล่าวในการแถลง

Rupert Goodwins ของ รายงานจากกรุงลอนดอน

แบ่งปันเสียงของคุณ

แท็ก