Свет-материя взаимодействие без помех

Эффективный свет-материя интерфейс может стать основой квантовых коммуникаций. Однако, некоторые структуры, которые формируются в процессе роста помехи.

Некоторых полупроводниковых структур, так называемых квантовых точек, могут составлять основу квантовой связи. Они являются эффективным интерфейс между материей и светом, фотоны (частицы света), излучаемый квантовыми точками передачи информации на большие расстояния. Однако, форма сооружений по умолчанию при изготовлении квантовых точек, которые мешают общению. Исследователи из Университета Базеля, Рурского университета в Бохуме, и исследовательский центр в г. Юлих успешно устранить эти помехи. Они опубликовали свой отчет в журнале Physics связи от 9 августа 2019 года.

Легкие частицы способны передавать информацию на большие расстояния

Квантовые точки могут быть реализованы в полупроводниках если исследователи замок электрона и электрона отверстие-то есть положительный заряд на должности, где электрон должен существовать в закрытом пространстве. Вместе электрон и электрон отверстие форма возбужденном состоянии. Когда они рекомбинируют, возбужденное состояние исчезает и фотона генерируется. «Этот фотон может использоваться в качестве носителя информации в квантовых коммуникаций на большие расстояния», — говорит д-р Арне Людвиг с кафедры прикладной физики твердого тела в Бохуме.

Квантовые точки изготовлено в Бохуме создаются в полупроводникового материала арсенида индия. Исследователи вырасти материала на подложке арсенида галлия. В процессе, гладкой Индий арсенид образует слой толщиной всего лишь в полтора атомных слоев — так называемого смачивающего слоя. Впоследствии, исследователи создают небольшие островки диаметром 30 нанометров и высотой несколько нанометров. Эти квантовые точки.

Интерферирующие фотоны из смачивающего слоя

Смачивающего слоя, которые должны быть сданы в первом шаге вызывает проблемы, потому что он тоже содержит возбужденных состояний электрона отверстия, которые распадаются и могут выпускать фотоны. В смачивающего слоя, эти государства распадаются, даже легче, чем в квантовых точках. Фотоны, испускаемые в процессе не может быть использовано в квантовой коммуникации, а, скорее, они могут генерировать статический шум в системе.

«Смачивающего слоя покрывает всю поверхность, а квантовых точек покрыть лишь одна тысячная из полупроводникового чипа, из-за чего вместо света примерно в тысячу раз сильнее, чем свет, излучаемый квантовыми точками», — объясняет Андреас Вик, заведующий кафедрой прикладной физики твердого тела в Бохуме. «Смачивающего слоя излучает фотоны на чуть более высокой частоте и в гораздо большей интенсивностью, чем в квантовых точках. Это как если бы квантовые точки, выбрасываемых в палаты ставить, а смачивающего слоя испустил Б это было в тысячу раз громче».

Дополнительный слой устраняет помехи

«Мы были в состоянии игнорировать эти помехи путем возбуждения только энергию, необходимую государства», — говорит Маттиас Löbl из Университета Базеля. «Тем не менее, если квантовые точки используются в качестве информации для квантовых приложений, он может быть идеальным для оплаты их больше электронов. Но в этом случае энергетические уровни в смачивающего слоя будет так же взволнован», — добавил Арне Людвиг.

Исследовательская группа теперь устранить эти помехи путем добавления слоя алюминия арсенид выросла выше квантовых точек в смачивающего слоя. Таким образом, в энергетических состояний смачивающего слоя удаляются, который, в свою очередь, делает его менее вероятно, для электронов и дырок в рекомбинируют и излучают фотоны.

Сотрудничество между тремя научно-исследовательскими институтами

Образцы для текущего проекта были созданы доктором Свеном Шольц на кафедре прикладной физики твердого тела, чей труд был награжден диссертационного премии Вильгельм и еще Фонд Хереус в июне 2019 года. Замеры размера вмешательства С и без слоя алюминия арсенид были проведены группой в Университете Базеля, под эгидой Löbl Маттиас, доктор иммо Söllner и профессор Ричард Уорбертон. Группа в исследовательский центр в г. Юлих снятое с высоким разрешением изображения микроскопа образцов.