Unión lateral n-i-p impulsada por SIERRA, y sus propiedades eléctricas y ópticas. un esquema del dispositivo. Las compuertas de superficie de electrones y huecos inducen electrones (región n) y huecos (región p) en un pozo cuántico de GaAs, formando una unión lateral n-i-p a lo largo de un canal 1D grabado. Un SAW se genera aplicando una señal de RF a un transductor (colocado a 1 mm de la unión n-i-p). b Diagrama esquemático que muestra la estructura de bandas de la unión n-i-p modulada por el potencial SAW, para una polarización directa aplicada menor que la banda prohibida. Se transporta un solo electrón en cada mínimo de SAW, creando un solo fotón cuando se recombina con un agujero. c Corriente S-D (arriba) e intensidad EL (abajo) en función de la frecuencia de RF aplicada a una potencia de RF de 9 dBm. Ambos muestran una mejora significativa alrededor de 1,163 GHz, que es la frecuencia SAW resonante del IDT. d Intensidad EL impulsada por la SIERRA en función del tiempo. La característica periódica de 860 ps corresponde a la frecuencia SAW aplicada de 1,163 GHz. e Espectro energético del EL impulsado por SAW. El espectro muestra un pico a 1.531 eV (FWHM ~ 1 meV), que coincide con la energía del excitón en el pozo cuántico. Crédito: Comunicaciones de la naturaleza (2020). DOI:10.1038 / s41467-020-14560-1
Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado una técnica novedosa para generar fotones individuales, moviendo electrones individuales en un diodo emisor de luz (LED) especialmente diseñado. Esta tecnica, reportado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , podría ayudar al desarrollo de los campos emergentes de la comunicación cuántica y la computación cuántica.
Un solo fotón la partícula elemental de luz, puede transportar un bit cuántico de información a lo largo de cientos de kilómetros. Por lo tanto, una fuente que puede generar fotones individuales es un componente importante en muchas tecnologías cuánticas. Hasta ahora, Se han creado fuentes de fotón único en laboratorios de investigación a partir de puntos cuánticos autoensamblados en semiconductores. o defectos estructurales en diamantes. La formación de estos puntos y defectos es un proceso aleatorio, por lo que es difícil predecir la ubicación y la energía de los fotones (o longitud de onda) de estas fuentes de fotones únicos. Esta aleatoriedad puede representar un desafío al integrar una fuente en una gran red cuántica.
En este articulo, los investigadores muestran que pueden generar un solo fotón en un diferente, revisado, camino, sin la necesidad de un punto cuántico o un defecto, moviendo sólo un electrón a la vez para recombinarse con un "agujero" (un electrón que falta en una "banda" llena de electrones).
'Imagínese intentar enviar un mensaje digital disparando un chorro de bolas azules o rojas sobre una pared de la siguiente manera. Una cinta transportadora con hendiduras del tamaño de una bola arrastra una serie de bolas blancas por una pendiente y las deja caer por un acantilado al final. Cada bola gana velocidad a medida que cae, luego se rocía azul o rojo (según el mensaje) mientras rebota hacia un lado y sobre la pared ', explica el Dr. Tzu-Kan Hsiao, quien hizo el experimento durante su doctorado. en Cambridge.
`Las hendiduras de la cinta transportadora solo pueden transportar una bola cada una.
Solo se rocía una bola a la vez, y no hay posibilidad de que algunas de las bolas sean interceptadas por un fisgón sin que la persona del lado receptor se dé cuenta de que falta una bola, mientras que si a veces llegan dos o más bolas a la vez, el que escucha a escondidas puede atrapar bolas extrañas y el receptor no se da cuenta. De ese modo, parte del mensaje puede ser divulgado involuntariamente. '
'En el experimento, Fabricamos un dispositivo cerca de la superficie de arseniuro de galio (GaAs) utilizando solo procesos de fabricación compatibles con la industria. Este dispositivo consta de una región de electrones cercana a una región de huecos, y un estrecho canal en el medio ', dice el profesor Christopher Ford, líder del equipo de investigación.
'Para transportar solo un electrón a la vez, lanzamos una onda de sonido a lo largo de la superficie. En GaAs, tal `` onda acústica de superficie '' también crea una onda de potencial eléctrico acompañante, en el que cada mínimo potencial lleva solo un electrón. La ola potencial como una cinta transportadora, lleva electrones individuales a la región de los huecos uno tras otro. Se genera una serie de fotones individuales cuando cada electrón se recombina rápidamente con un agujero antes de que llegue el siguiente electrón.
A cada fotón se le podría dar una de dos polarizaciones para llevar un mensaje de manera que un fisgón no pueda interceptar el mensaje sin ser detectado.
Además de ser una nueva fuente de fotón único, más importante, con esta nueva técnica puede ser posible convertir el estado de un espín de un electrón al estado de polarización de un fotón. Conectando computadoras cuánticas basadas en semiconductores que utilizan fotones individuales como qubits 'voladores', Se puede lograr el ambicioso objetivo de construir redes de computación cuántica distribuidas a gran escala.
