已成功使用量子點按需光子進行隱形態傳輸

來自奧地利、義大利和瑞典的一組研究人員成功地演示了使用來自量子點的按需光子進行隱形傳態。發表在《科學進展》(Science Advances)上的論文中，該團隊解釋了他們是如何實現這一壯舉，以及如何將其應用於未來的量子通信網路。科學家和其他許多人對發展真正量子通信網路非常感興趣——人們相信，由於這種網路的性質，它將不會被黑客或竊聽。但是，正如這項新研究的研究人員指出：仍然存在一些問題。其中之一是量子信號的放大困難。他們指出，解決這個問題的一種方法是按需產生光子作為量子中繼器的一部分——這有助於有效地處理高時鐘速率。

博科園-科學科普：在這項新的研究中正是利用半導體量子點做到了這一點。先前關於使用半導體量子點的可能性研究已經表明，這是一種可行的方式來演示隱形傳態，但只有在特定的條件下，這些條件都不允許按需應用。正因為如此，它們還沒有被認為是一種按鈕技術。在這項新的努力中，研究人員通過創造高度對稱的量子點來克服這個問題，他們使用蝕刻的方法來創造量子點形成的孔對。他們使用的過程稱為XX(雙激子)-X(激子)級聯。然後採用雙脈衝激發方案來填充所需的XX狀態(在兩對光子脫落後，它們仍然保持糾纏)。

這樣就可以按需產生適合於隱形傳態的單光子，該團隊指出雙脈衝激勵方案對這一過程至關重要，因為它最小化了再激勵。研究人員首先在主觀輸入上測試他們的過程，然後在不同的量子點上測試，證明它可以在廣泛的應用範圍內工作。隨後創建了一個框架，其他研究人員可以用它作為複製他們的成果指南。但他們也承認，在將該流程用於實際應用之前，還有更多工作要做(主要是提高時鐘速率)。

按需光子源和量子隱形傳態裝置，(A) X-X態的輻射複合提供了兩個糾纏在偏振中的光子，如果X態的能量分裂，即精細結構分裂(FSS)足夠低。隨需產生的能量是通過調諧到XX狀態一半能量的諧振激光器產生。EB表示XX的結合能。(B) XX狀態的總體作為脈衝面積的函數。實驗數據(圓)被建模為指數阻尼正弦平方函數(紫色曲線)，以確定所描述的製備保真度。(C)代表性QD的XX和X躍遷的自相關測量。

(D)量子隱形傳態的實驗裝置。脈衝激光器(鈦藍寶石(TiSa)]是用來激發QD的兩倍,然後發出一對早期對(PE)和晚期(PL)糾纏光子Δt隔開。然後，XX和X光子被濾光器(F)光譜分離。早期XE和晚期XL通過由兩個分束器(BSs)組成的HOM Mach-Zehnder，進行鐘形狀態測量。極化器(POLs)和可變延遲器(VRs)分別定義XL輸入狀態和XXE檢測狀態。然後three-photon相關測量記錄到達時間τ的函數與雪崩二極體(adp)。圖片：科學進展(2018)

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參考期刊文獻:《Science Advances》

DOI: 10.1126/sciadv.aau1255

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