Pojedynczy foton na końcu tunelu
W projekcie "Experimental generation of distant quantum dot spin entanglement" (QUANTUMDOTS) wykorzystano kropki kwantowe do reprezentacji cząstek nieruchomych oraz fotonów, czyli cząstek ruchomych. Propagację fotonów można wykorzystać do transmisji informacji kwantowych, a nieruchome kubity do magazynowania i manipulowania informacjami. Aby je połączyć ze sobą, badacze wykorzystali splątanie między parami cząstek i dzielonymi przez nie właściwościami. Ogólnie rzecz biorąc, ponieważ para cząstek posiada wspólne cechy, zmiana jednej z nich powoduje zmianę właściwości drugiej. Uczestnicy projektu QUANTUMDOTS wykorzystali bardzo mały obszar półprzewodnika do schwytania pojedynczego elektronu i stworzenia tzw. kropki kwantowej. Uważana za sztuczny atom kropka chwyta elektrony i posiada całe spektrum dyskretnych energii. Mówiąc dokładniej, światło lasera o odpowiednich długościach fal symulowało kropkę kwantową, spontanicznie emitując foton i powracając do niższego stanu. Foton był uwalniany jako albo horyzontalnie, albo wertykalnie spolaryzowany z długością fal koloru czerwonego lub niebieskiego. Jednak aby można było wykorzystać informacje ze spinowego kubitu, może istnieć tylko jedna z dwóch właściwości, drugą natomiast trzeba usunąć. Badacze z projektu QUANTUMDOTS usunęli kolor, przepuszczając foton przez kryształ naświetlany wiązką lasera. Kolor był wystarczająco rozmazany, by uznać tę własność za usuniętą ze splątanych cząstek, co otworzyło drogę do sprzęgania odległych od siebie kubitów. Uczeni opisali ten proces i wyniki badań w artykułach naukowych, opublikowanych na łamach Nature oraz Nature Communications. Naukowcy mają nadzieję, że sprzężenie spinu i fotonu okaże się technologią, która umożliwi kontrolowanie przetwarzania informacji kwantowych i stworzenie nowych komputerów.
Słowa kluczowe
Foton, komputer kwantowy, kubity, kropka kwantowa, splątanie, półprzewodnik, elektron, atom, laser, spin, procesor kwantowy