创新的新设备为量子技术开辟了道路

量子点纠缠。

CRANN和Trinity物理学院的研究人员创造了一种创新的新设备，该设备将发射量子点的单个光或光子，量子点是实用量子计算机，量子通信和其他量子设备的关键。

该团队通过其设备对光子系统中的先前设计进行了重大改进，该设备可以控制单个光子的定向发射，并产生成对的量子点纠缠态。

量子计算机的承诺利用了量子比特（“ qubits”）的属性来执行计算。当前的计算机以0或1s的位来处理和存储信息，而qubit可以同时为0和1。这意味着量子计算机将比传统计算机具有更大的计算能力。

科学家们正在探索各种选择和设计，以使量子计算成为现实。一个提出的想法是利用光子系统，利用纳米级的光的量子性质，作为量子位。Trinity团队在最近发表在著名期刊《 Nano Letters》上的论文中探索了这种系统。

他们的系统利用量子光发射器（被称为量子点的纳米级材料）在时间和空间上以受控方式发射的光的单光子。对于诸如量子计算的应用，必须控制来自这些点的发射并产生来自这些点对的发射的量子纠缠。

量子纠缠是量子力学的基本属性，当一对或一组粒子以某种方式进行量子机械连接时，就会发生纠缠，从而使该对粒子中每个粒子的量子状态不能独立于其他粒子的状态来描述。本质上，两个纠缠的量子点可以发射纠缠的光子。

CRANN和三一物理学院的John Donegan教授说：

“该设备通过将金属尖端放置在包含量子点的表面几纳米之内来工作。尖端被光激发，并产生强度如此之大的电场，以至于可以极大地增加点发射的单个光子的数量。这个强场还可以耦合成对的量子点的发射，从而以光量子发射器特有的方式纠缠它们的状态。”

另一个重要的优势是该机制可以使该器件在量子计算应用中胜过当前最先进的光子器件。

Trinity物理学院和CRANN的量子纳米光子学教授Ortwin Hess教授补充说：

通过在包含量子点的表面上扫描金属尖端，我们可以根据需要生成单光子发射。这样的装置比试图将金属尖端或腔体固定在量子点附近的现有系统简单得多。我们现在期望该设备及其操作将对量子技术的量子发射器的研究产生惊人的影响。

Hess教授与Donegan之间的合作始于Hess教授在伦敦帝国理工学院期间，并将通过SFI Research Professorship Programme继续他最近被任命为Trinity的工作。

该团队计划制造出能够证明受控的单光子发射并为爱尔兰量子技术研究做出巨大贡献的设备。

参考：Frank Bello，Nuttutut Kongsuwan，John F.Donegan和Ortwin Hess撰写的“近场激发量子发射体的无腔，单光子发射和二分纠缠”，2020年6月23日，纳米快报。DOI：
10.1021 / acs.nanolett.0c01705