Logo
Cover

Появлению устройств, работающих на принципах квантовой физики, мешает отсутствие частиц света с предсказуемыми и неизменными характеристиками. Ученые из США и Швейцарии сделали важный шаг к появлению такого источника фотонов.

Способность излучать отдельные фотоны с предсказуемыми и постоянными свойствами, вроде длины волны или цвета, была бы полезна для различных видов квантовых устройств. Поскольку в таком случае каждый фотон оказался бы неотличим по своим квантово-механическим качествам от другого, стало бы возможно, к примеру, замедлить один из них, а затем заставить пару взаимодействовать друг с другом в процессе интерференции, пишет MIT News.

«Такая квантовая интерференция между различными неразличимыми отдельными фотонами есть базис для многих технологий квантовой информации, где используется в качестве носителя информации фотон, — объясняет Хендрик Утцат, один из исследователей. — Но она работает только тогда, когда фотоны когерентны, то есть сохраняют свои квантовые состояния достаточно долгое время».

Многие исследователи пытались добиться такого эффекта, но всегда это получалось с ограничениями. Случайные флуктуации в материалах меняли свойства фотонов непредсказуемым образом и нарушали когерентность. В этот раз ученые из MIT и Швейцарской высшей технической школы решили создать квантовые точки из перовскитов, семейства материалов с характерной кристаллической структурой.

Новый подход позволил добиться когерентности, которая более чем в тысячу раз превышает прошлые достижения.

Свойства когерентности новых коллоидальных перовскитовых квантовых точек приближается теперь к уровню заслуживающих доверия источников излучения, таких как дефекты в алмазах или квантовые точки, выращенные при помощи пучковой эпитаксии.

Одно из преимуществ перовскитов, которое обнаружили ученые, состоит в том, что они очень быстро излучают фотоны после стимуляции лазерным лучом. Это важно для развития квантовых вычислений. Также они слабо взаимодействуют с окружением, что повышает надежность и когерентные свойства. Кроме того, эти фотоны можно использовать в безопасной квантовой коммуникации, в основе которой лежит поляризационная запутанность квантовых состояний.

Теперь ученые собираются добиться 100-процентной неразличимости фотонов. Пока этот показатель равен 20%, что уже довольно неплохо.

Сингапурские ученые разработали новый метод выращивания квантовых точек дихалькогенидов переходных металлов  «снизу вверх». Этот метод позволил синтезировать семь видов квантовых точек и изменить их электронные и оптические свойства.