300 пикосекунд вместо наносекунды — квантовые точки ускорили испускание света втрое. Это режим турбо для квантовых компьютеров
NewsMakerНеужели ради защиты данных нам больше не нужно жертвовать скоростью?
Квантовые точки давно считают удобной основой для устройств, которые должны излучать строго по одному фотону за раз. Такие полупроводниковые наноструктуры уже много лет рассматривают как кандидатов для квантовой связи, фотонных вычислений и защищённой передачи данных. Главная проблема до сих пор была не в самой идее, а в качестве исполнения: получить компактный источник света с предсказуемыми свойствами оказалось куда сложнее, чем нарисовать красивую схему.
Новая работа предлагает более аккуратный способ выращивания таких структур. Международная группа исследователей под руководством Саймона Филипе Ковре да Силвы из Института физики имени Глеба Ватагина при Университете Кампинаса показала, что квантовые точки из индий-галлий-арсенида можно формировать в матрице из алюминий-галлий-арсенида так, чтобы они получались редкими, почти симметричными и быстро испускали фотоны. Для квантовой оптики сочетание очень важное: именно такие свойства нужны источникам одиночных фотонов и запутанных фотонных пар, которые должны работать по запросу, а не только в удачных условиях лабораторного эксперимента.
Чтобы понять ценность результата, сначала стоит посмотреть на ограничения старых методов. Во многих опытах по квантовой оптике используют квантовые точки из индий-галлий-арсенида, выращенные методом Странского-Крастанова. При таком подходе один кристаллический слой растёт поверх другого в соответствии со структурой подложки. Метод давно освоен и широко применяется, но у него есть заметные минусы. На поверхности образуется слишком много точек, сами структуры отличаются друг от друга по форме и размерам, а время излучения у них обычно держится на уровне около одной наносекунды. После роста также остаётся тонкий смачивающий слой, который может давать нежелательные электронные эффекты и ухудшать работу излучателя.
Авторы выбрали другой путь - локальное капельное травление. Схема выглядит так: во время роста на поверхности формируются маленькие металлические капли, которые создают в материале наноскопические углубления. Затем исследователи не ждут случайного самоформирования квантовых точек, а заполняют такие нанополости контролируемым образом. Подход даёт более точный контроль над геометрией и плотностью структур. Для квантовой фотоники симметрия особенно важна: чем ровнее форма, тем выше шансы получить качественный и стабильный источник квантового света.
Квантовые точки давно считают удобной основой для устройств, которые должны излучать строго по одному фотону за раз. Такие полупроводниковые наноструктуры уже много лет рассматривают как кандидатов для квантовой связи, фотонных вычислений и защищённой передачи данных. Главная проблема до сих пор была не в самой идее, а в качестве исполнения: получить компактный источник света с предсказуемыми свойствами оказалось куда сложнее, чем нарисовать красивую схему.
Новая работа предлагает более аккуратный способ выращивания таких структур. Международная группа исследователей под руководством Саймона Филипе Ковре да Силвы из Института физики имени Глеба Ватагина при Университете Кампинаса показала, что квантовые точки из индий-галлий-арсенида можно формировать в матрице из алюминий-галлий-арсенида так, чтобы они получались редкими, почти симметричными и быстро испускали фотоны. Для квантовой оптики сочетание очень важное: именно такие свойства нужны источникам одиночных фотонов и запутанных фотонных пар, которые должны работать по запросу, а не только в удачных условиях лабораторного эксперимента.
Чтобы понять ценность результата, сначала стоит посмотреть на ограничения старых методов. Во многих опытах по квантовой оптике используют квантовые точки из индий-галлий-арсенида, выращенные методом Странского-Крастанова. При таком подходе один кристаллический слой растёт поверх другого в соответствии со структурой подложки. Метод давно освоен и широко применяется, но у него есть заметные минусы. На поверхности образуется слишком много точек, сами структуры отличаются друг от друга по форме и размерам, а время излучения у них обычно держится на уровне около одной наносекунды. После роста также остаётся тонкий смачивающий слой, который может давать нежелательные электронные эффекты и ухудшать работу излучателя.
Авторы выбрали другой путь - локальное капельное травление. Схема выглядит так: во время роста на поверхности формируются маленькие металлические капли, которые создают в материале наноскопические углубления. Затем исследователи не ждут случайного самоформирования квантовых точек, а заполняют такие нанополости контролируемым образом. Подход даёт более точный контроль над геометрией и плотностью структур. Для квантовой фотоники симметрия особенно важна: чем ровнее форма, тем выше шансы получить качественный и стабильный источник квантового света.