El potencial para el enredo de fotones en la computación cuántica y las comunicaciones se conoce desde hace décadas. Una de las cuestiones que impiden su aplicación inmediata es el hecho de que muchas plataformas de enredo de fotones no funcionan dentro del rango utilizado por la mayoría de las formas de telecomunicaciones.
Un equipo internacional de investigadores ha comenzado a desentrañar los misterios de los fotones enredados, demostrando una nueva técnica a nanoescala que utiliza puntos cuánticos de semiconductores para doblar los fotones a las longitudes de onda utilizadas por los populares estándares de banda C de la actualidad. Reportan su trabajo esta semana letras de física aplicada , de AIP Publishing.
"Hemos demostrado la emisión de fotones entrelazados por polarización desde un punto cuántico a 1550 nanómetros por primera vez", dijo Simone Luca Portalupi, uno de los autores del trabajo y científico principal del Instituto de Óptica de Semiconductores e Interfaces Funcionalesen la Universidad de Stuttgart. "Ahora estamos en la longitud de onda que realmente puede llevar la comunicación cuántica a largas distancias con la tecnología de telecomunicaciones existente".
Los investigadores utilizaron puntos cuánticos creados a partir de una plataforma de arseniuro de indio y arseniuro de galio, produciendo fotones únicos puros y fotones enredados. A diferencia de las técnicas de conversión descendente paramétrica, los puntos cuánticos permiten que los fotones se emitan solo uno a la vez y bajo demanda, crucialpropiedades para la computación cuántica: un reflector Bragg distribuido, que está hecho de múltiples capas de materiales y se refleja en un amplio espectro, luego dirigió los fotones a un objetivo de microscopio, lo que les permite ser recogidos y medidos.
Investigadores y líderes de la industria han descubierto que la banda C, un rango específico de longitudes de onda infrarrojas, se ha convertido en un punto dulce electromagnético en las telecomunicaciones. Los fotones que viajan a través de las fibras ópticas y la atmósfera dentro de este rango experimentan una absorción significativamente menor, haciendo queson perfectos para transmitir señales a largas distancias.
"La ventana de la banda C de telecomunicaciones tiene la absorción mínima absoluta que podemos lograr para la transmisión de señal", dijo Fabian Olbrich, otro de los autores del artículo. "A medida que los científicos hicieron descubrimientos, la industria ha mejorado la tecnología, lo que ha permitido a los científicos hacer másdescubrimientos, y ahora tenemos un estándar que funciona muy bien y tiene poca dispersión "
Sin embargo, la mayoría de los fotones enredados que se originan a partir de puntos cuánticos operan cerca de 900 nanómetros, más cerca de las longitudes de onda que podemos ver a simple vista.
Los investigadores quedaron impresionados por la calidad de la señal, dijo Olbrich. Otros esfuerzos para cambiar la longitud de onda de emisión de los fotones entrelazados por polarización de puntos cuánticos hacia la banda C tendieron a aumentar la división de la estructura fina del excitón FSS, uncantidad que debería ser cercana a cero para la generación de enredos. El equipo de Olbrich informa que su experimento experimentó menos de una quinta parte del FSS que otros estudios en la literatura.
"La posibilidad de encontrar un punto cuántico que pueda emitir fotones entrelazados por polarización con alta fidelidad es bastante alta para nuestro estudio específico", dijo Olbrich.
Con cada experimento exitoso, la comunidad de comunicaciones cuánticas está viendo cómo su campo se dobla hacia una mayor aplicabilidad en la industria de las telecomunicaciones de hoy. Los investigadores esperan que algún día, los fotones enredados impacten la criptografía y las comunicaciones satelitales seguras.
"La parte difícil ahora es combinar todas las ventajas del sistema y cumplir con los requisitos previos, como la alta indistinguibilidad de los fotones, el funcionamiento a altas temperaturas, el aumento del flujo de fotones y la eficiencia del acoplamiento que los haría funcionar", dijo Olbrich.
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Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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