News

Una nanoantena para comunicación cuántica ultrasegura y de larga distancia


Ilustración conceptual de la iluminación eficiente de fotones a puntos cuánticos laterales semiconductores, mediante el uso de una antena de plasmón de superficie y la excitación de electrones en los puntos cuánticos. Crédito: Copyright @ 2021 Oiwa lab. Reservados todos los derechos

Investigadores de la Universidad de Osaka han mejorado la eficiencia de transferencia entre los portadores de información cuántica, de una manera que se basa en nanociencia bien establecida y es compatible con las próximas tecnologías de comunicación avanzadas.

El almacenamiento y la transferencia de información en forma de ceros y unos simples, como en las tecnologías informáticas clásicas actuales, es insuficiente para las tecnologías cuánticas en desarrollo. Ahora, investigadores de Japón han fabricado una nanoantena que ayudará a acercar las redes de información cuántica al uso práctico.

En un estudio publicado recientemente en Física Aplicada Express, investigadores de la Universidad de Osaka y socios colaboradores han mejorado sustancialmente la conversión de fotones a electrones a través de una nanoestructura metálica, lo que es un importante paso adelante en el desarrollo de tecnologías avanzadas para compartir y procesar datos.

La información clásica de la computadora se basa en lecturas simples de encendido / apagado. Es sencillo utilizar una tecnología conocida como repetidor para amplificar y retransmitir esta información a largas distancias. La información cuántica se basa en lecturas comparativamente más complejas y seguras, como la polarización de fotones y el espín de electrones. Las nanocajas semiconductoras conocidas como puntos cuánticos son materiales que los investigadores han propuesto para almacenar y transferir información cuántica. Sin embargo, las tecnologías de repetidores cuánticos tienen algunas limitaciones; por ejemplo, las formas actuales de convertir información basada en fotones en información basada en electrones son muy ineficientes. Superar este desafío de conversión y transferencia de información es lo que pretendían abordar los investigadores de la Universidad de Osaka.

“La eficiencia de convertir fotones individuales en electrones individuales en puntos cuánticos de arseniuro de galio, materiales comunes en la investigación de la comunicación cuántica, es actualmente demasiado baja”, explica el autor principal, Rio Fukai. “En consecuencia, diseñamos una nanoantena, que consta de anillos concéntricos de oro ultrapequeños, para enfocar la luz en un solo punto cuántico, lo que da como resultado una lectura de voltaje de nuestro dispositivo”.

Los investigadores mejoraron la absorción de fotones en un factor de hasta 9, en comparación con no usar la nanoantena. Después de iluminar un solo punto cuántico, la mayoría de los electrones fotogenerados no quedaron atrapados allí, sino que se acumularon en impurezas u otras ubicaciones en el dispositivo. Sin embargo, estos electrones en exceso dieron una lectura de voltaje mínima que se distinguió fácilmente de la generada por los electrones de puntos cuánticos y, por lo tanto, no interrumpió la lectura prevista del dispositivo.

“Las simulaciones teóricas indican que podemos mejorar la absorción de fotones hasta en un factor de 25”, dice el autor principal Akira Oiwa. “Mejorar la alineación de la fuente de luz y fabricar con mayor precisión la nanoantena son direcciones de investigación en curso en nuestro grupo”.

Estos resultados tienen aplicaciones importantes. Los investigadores ahora tienen un medio de utilizar nano-fotónica bien establecida para avanzar en las perspectivas de las próximas redes de información y comunicación cuántica. Mediante el uso de propiedades físicas abstractas como el entrelazamiento y la superposición, la tecnología cuántica podría proporcionar una seguridad de la información y un procesamiento de datos sin precedentes en las próximas décadas.

Referencia: “Detección de electrones individuales fotogenerados en un punto cuántico lateral con una antena de plasmón de superficie” por Rio Fukai, Yuji Sakai, Takafumi Fujita, Haruki Kiyama, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck y Akira Oiwa, 9 de noviembre de 2021, Física Aplicada Express.
DOI: 10.35848 / 1882-0786 / ac336d

(función (d, s, id) {var js, fjs = d.getElementsByTagName (s)[0]; if (d.getElementById (id)) return; js = d.createElement (s); js.id = id; js.src = “//connect.facebook.net/en_US/sdk.js#xfbml=1&version=v2.6”; fjs.parentNode.insertBefore (js, fjs); } (documento, ‘script’, ‘facebook-jssdk’));



Source link

https://watchlivenow.org

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button