Команда значительно улучшила предыдущие разработки фотонных систем с помощью своего устройства, которое позволяет управлять направленным излучением одиночных фотонов и создавать запутанные состояния пар квантовых точек.
Кубиты и перспективы квантовых вычислений
Квантовые компьютеры обещают использовать свойства квантовых битов – «кубитов» – для выполнения вычислений. Современные компьютеры обрабатывают и хранят информацию в битах 0 или 1, тогда как кубиты могут быть 0 и 1 одновременно.
Это означает, что квантовые компьютеры будут иметь гораздо большие вычислительные мощности по сравнению с классическими компьютерами.
Ученые изучают различные варианты и конструкции, чтобы сделать квантовые вычисления жизнеспособной реальностью. Одна из предложенных идей использует фотонные системы, использующие квантовые свойства света в наномасштабе, в качестве кубитов.
Команда Trinity исследует такую систему в своей недавно опубликованной статье в престижном журнале Nano Letters.
Их система использует одиночные фотоны света, излучаемые контролируемым образом во времени и пространстве квантовыми излучателями (наноразмерные материалы, известные как квантовые точки).
Для таких приложений, как квантовые вычисления, необходимо контролировать излучение этих точек и создавать квантовую запутанность излучения пар этих точек.
Квантовая запутанность является фундаментальным свойством квантовой механики и возникает, когда пара или группа частиц квантово-механически связаны таким образом, что квантовое состояние каждой частицы пары не может быть описано независимо от состояния других. По сути, две запутанные квантовые точки могут излучать запутанные фотоны.
Профессор Джон Донеган, CRANN и Школа физики Тринити, сказал:
"Устройство работает, помещая металлический наконечник в пределах нескольких нанометров от поверхности, содержащей квантовые точки.
Наконечник возбуждается светом и создает электрическое поле такой огромной интенсивности, что оно может значительно увеличить количество одиночных фотонов, излучаемых точками. Это сильное поле также может связывать излучение пар квантовых точек, запутывая их состояния способом, уникальным для квантовых излучателей света."
Другим значительным преимуществом является механизм, с помощью которого устройство работает над современными фотонными устройствами для приложений квантовых вычислений.
Профессор Ортвин Хесс, профессор квантовой нанофотоники в Школе физики Тринити и CRANN, добавил: «Сканируя металлический наконечник по поверхности, содержащей квантовые точки, мы можем генерировать однофотонное излучение по мере необходимости. Такое устройство намного проще, чем существующие системы, которые пытаются зафиксировать металлический наконечник или полость в непосредственной близости от квантовой точки. Теперь мы ожидаем, что это устройство и его работа окажут поразительное влияние на исследования квантовых излучателей для квантовых технологий."