محققان برای تولید فوتون‌های واحد با طول موج یکسان، از نقاط کوانتومی استفاده می‌کنند که در آن‌ها با استفاده از تغییر میدان الکتریکی که به دستگاه اعمال شده‌است، می‌توان نویزهای موجود را مهار کرد و فوتون‌های با طول موج یکسان بدست آورد.


 به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، فوتون‌های واحد، نقشی اساسی در ارتباط کوانتومی ایفا خواهندکرد. از طرفی مسئله ارتباط کوانتومی نیازمند تکرارکننده‌های کوانتومی است و این تکرارکننده‌های کوانتومی تنها در صورتی کار خواهندکرد که تمامی فوتون‌های واحدی که دریافت می‌کنند، دارای طول موج دقیقا یکسانی باشند. گروهی از محققان از دانشگاه‌های سوییس، آلمان و فرانسه در نشریه Nature Communications اعلام کردند که نقاط کوانتومی( یک ذره نانومقیاس از مواد نیمه¬هادی که برای مقاصد آزمایشگاهی استفاده می¬شود.) ایجاد کرده‌اند که می‌توانند جریانی از فوتون‌های با طول موج یکسان تولید کنند. محققان برای ایجاد فوتون‌ها از نقاط کوانتومی ایندیم گالیوم آرسناید که در گالیوم آرسناید جاسازی شده‌اند، استفاده می‌کنند.

هر نقطه کوانتومی یک الکترون تنها را به دام می‌اندازد که می‌تواند 2 سطح انرژی را اشغال کند. با روشن‌کردن نقطه کوانتومی با استفاده از لیزر، الکترون به یک سطح انرژی بالاتر منتقل می‌شود و زمانی که الکترون به سطح انرژی پایین‌تر برمی‌گردد، یک فوتون تنها تابش می‌کند که طول‌موج آن متناسب با اختلاف 2 سطح انرژی است. اسپین‌های هسته اتم نقاط کوانتومی با اسپین‌های الکترونی اثرات متقابل دارند. این امر باعث ایجاد میدان‌های الکتریکی در حال نوسانی می‌شود که باعث نوسان سطح انرژی نقاط کوانتومی و انتشار فوتون‌هایی با طول موج متغیر می‌شوند.

بنابراین برای دستیابی به فوتون‌هایی با طول موج یکسان نیاز است که این نویز مهار شود که این کار با سردکردن نقطه کوانتومی تا 2.4 کلوین انجام می‌شود. نتایج این تحقیقات را کالمن، دانشجوی فوق دکترا در دانشگاه بازل(Basel) و مولف اصلی این مقاله، اینگونه شرح می‌دهد:« اگر ما لیزر را روشن کنیم و یک الکترون واحد در درون نقطه کوانتومی باشد، این تحریک دائمی، نوسان اسپین‌های هسته را مهار می‌کند. زمانی که هیچ الکترونی در نقطه کوانتومی نباشد، متوجه شدیم که با تغییر میدان الکتریکی که ما به دستگاه اعمال می‌کنیم، می‌توانیم نویز اسپین را نیز مهار کنیم.» یکی از مشکلاتی که هنوز حل نشده‌است این است که تعدادی از فوتون‌ها وقتی که از طریق پوشش گالیوم آرسناید از دستگاه خارج می‌شوند، گم می‌شوند. بر اساس گفته‌های کالمن:« روش‌هایی برای طراحی این دستگاه‌ها وجود دارد، مثلا شما می‌توانید نقطه کوانتومی را در داخل نانوسیم قرار دهید و اکثر فوتون‌ها را از طریق موجبر(Waveguide) بفرستید.»

منبع : http://spectrum.ieee.org/nanoclast/computing/hardware/researchers-create-quantum-dots-that-transmit-identical-single-photons