Fuente de fotones bajo demanda y configuración de teletransportación cuántica. (A) La recombinación radiativa de los estados XX-X proporciona dos fotones entrelazados en polarización si la división energética del estado X, la división fina de la estructura (FSS), es suficientemente bajo. La generación bajo demanda ocurre a través de un láser resonante sintonizado a la mitad de la energía del estado XX. EB indica la energía de enlace XX. (B) Población del estado XX en función del área del pulso. Los datos experimentales (círculos) se modelan como una función de seno cuadrado exponencialmente amortiguada (curva púrpura) para determinar la fidelidad de la preparación representada. (C) Las medidas de autocorrelación para la transición XX y X de un QD representativo. (D) La configuración experimental para la teletransportación cuántica. Se utiliza un láser pulsado [zafiro de titanio (TiSa)] para excitar dos veces la QD, que luego emite un par temprano (PE) y un par tardío (PL) de fotones entrelazados separados por Δt en el tiempo. A continuación, los fotones XX y X se separan espectralmente mediante un filtro (F). El XE temprano y el XL tardío pasan un HOM Mach-Zehnder que consta de dos divisores de haz (BS), realizar la medición del estado de la campana. Los polarizadores (POL) y los retardadores variables (VR) se utilizan para definir el estado de entrada XL y el estado de detección XXE en consecuencia. La medición de la correlación de tres fotones se registra luego en función de los tiempos de llegada τ con fotodiodos de avalancha (APD). Crédito: Avances de la ciencia (2018). DOI:10.1126 / sciadv.aau1255
Un equipo de investigadores de Austria, Italia y Suecia han demostrado con éxito la teletransportación utilizando fotones a pedido de puntos cuánticos. En su artículo publicado en la revista Avances de la ciencia , el grupo explica cómo lograron esta hazaña y cómo se aplica a las futuras redes de comunicaciones cuánticas.
Los científicos y muchos otros están muy interesados en desarrollar redes de comunicaciones verdaderamente cuánticas; se cree que tales redes estarán a salvo de piratería o escuchas debido a su propia naturaleza. Pero, como señalan los investigadores con este nuevo esfuerzo, todavía hay algunos problemas que se interponen en el camino. Uno de ellos es la dificultad para amplificar señales cuánticas. Una forma de solucionar este problema ellos notan, es generar fotones a pedido como parte de un repetidor cuántico; esto ayuda a manejar de manera efectiva las altas frecuencias de reloj. En este nuevo esfuerzo, han hecho precisamente eso, utilizando puntos cuánticos semiconductores.
El trabajo anterior sobre la posibilidad de usar puntos cuánticos semiconductores ha demostrado que es una forma factible de demostrar la teletransportación. pero solo bajo ciertas condiciones, ninguno de los cuales permitió aplicaciones bajo demanda. Por eso, no se han considerado una tecnología de pulsador. En este nuevo esfuerzo, los investigadores superaron este problema creando puntos cuánticos que eran altamente simétricos utilizando un método de grabado para crear los pares de agujeros en los que se desarrollan los puntos cuánticos. El proceso que utilizaron se denominó cascada XX (biexciton) –X (exciton). Luego emplearon un esquema de excitación de doble pulso para poblar el estado XX deseado (después de que dos pares arrojen fotones, retuvieron su enredo). Hacerlo permitió la producción de fotones individuales a pedido adecuados para su uso en la teletransportación. El esquema de excitación de doble pulso fue fundamental para el proceso, las notas del equipo, porque minimiza la reexcitación.
Los investigadores probaron su proceso primero en entradas subjetivas y luego en diferentes puntos cuánticos, demostrando que podría funcionar en una amplia gama de aplicaciones. Siguieron eso creando un marco que otros investigadores podrían usar como guía para replicar sus esfuerzos. Pero también reconocieron que todavía hay más trabajo por hacer (principalmente para aumentar las velocidades del reloj) antes de que el proceso pueda usarse en aplicaciones del mundo real. Esperan que sean solo unos años más.
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