巴黎,2010.7.13——一个来自国家科学研究中心(CNRS, National Center for Scientific Research)的光子学与纳米结构实验室(LPN)的研究小组,已经成功地开发出一种新型的纠缠光子源。该纠缠光子源比当前所有方法制造的纠缠光子源的亮度都要高20倍。这种新颖的设备,被称为“光子分子”系统,能够大大提高量子通信速率,是未来量子逻辑过程的一个重要组成部分。
纠缠(一个光子的性质取决于另一个光子)被认为是在诸如量子密码学、量子计算科学和量子远程传输的应用核心。
左边的图像显示的就是在实验中产生的新的组件:两个微米级大小的耦合柱状物构成的“光子分子”。半导体量子原子团嵌入其中的一个柱状物之中(右边柱体中的那个明亮的点)。图的下半部分显示了由该组件发出的缠绕光子的辐射模式。
(图:Jean-Louis Le Hir)
在以往,研究者通常使用多个纠缠光子对源,这样比较容易定位(激光将一个光子分成两个不同颜色的光子),但是亮度会很低:事实上100个脉冲中只有不到一个包含有一对纠缠光子,这将在很大程度上限制任何量子通信的速率。而且,这种光源因其太大而很难集成到微型系统中。
在新的“光子分子”系统中,一个半导体量子原子团发出的每个激励脉冲就能产生一对纠缠光子。这种光子分子为一对纠缠光子中的每一个都形成一个陷阱,能有效地将每个纠缠光子对收集起来。这种新源以每8个脉冲收集一对光子的速率工作(当前的速率只有不到1%)。
研究人员声称,他们应该能够达到差不多每个脉冲产生一个光子对的速率。此装置使制造产生纠缠光子对的场致发光二极管变为可能,速率接近1千兆赫(约10亿赫兹)。而且,LPN的科学家还展示了这种“光子分子”概念的应用能够改善纠缠光子对相互纠缠的质量。
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