آخرین اخبار
تولید لایه‌های نازک برای تولید تک فوتون مورد نیاز در محاسبات کوانتومی

تولید لایه‌های نازک برای تولید تک فوتون مورد نیاز در محاسبات کوانتومی

تاکنون تلاش‌های زیادی برای ایجاد محاسبات کوانتومی و توزیع کلید کوانتومی قابل اطمینان مبتنی بر نور و به منظور امنیت سایبری صورت گرفته است. این تلاش‌ها می‌توانند از کار پژوهشی جدید آزمایشگاه ملی لوس آلاموس بهره بگیرند؛ پژوهشی که روش جدیدی را برای ایجاد لایه‌های نازک و به منظور کنترل تابش تک فوتونی ابداع کرده است.

این روش از تنش مکانیکی موجود در محل‌های تابش نقص بهره می‌برد. این محل نقص‌ها، به لحاظ فضایی، کاملا جایگزیده بوده و به لحاظ طیفی، به خوبی از یکدیگر جدا شده‌اند. آن‌ها در مقیاسی حدود 750 تا 800 نانومتر در یک لایه‌ی نازک تنگستن/ سلنیوم قرار دارند. دانشمندان این لایه‌ی نازک را از طریق لایه‌نشانی بخار شیمیایی سنتز کرده‌اند. همچنین آن‌ها در سنتز این لایه‌ی نازک، از روش چند مرحله‌ای انتشار گاز در محیط و سپس قطع گاز، به منظور نفوذ اتم‌های گاز در لایه بهره برده‌اند.
محققان برای جداسازی اثرات تنش مکانیکی از بستر، یا تغییرات القا شده توسط محیط دی‌الکتریک در ساختار الکترونیکی، آرایه‌ای از نقاط سیلیکون ‌دی‌اکسید با ابعادی از مرتبه‌ی 10 میکرومتر ایجاد کردند. آن‌ها از خمش روی شعاع کوچک (حدود 4 نانومتر) این نقاط برای رساندن اثرات محلی‌سازی الکترونی، فقط از طریق ریخت‌‌شناسی استفاده کردند. تنش ایجاد شده برای تغییر ساختار الکترونی (اما فقط در نقاط) کافی بود. وقتی محققان لایه‌ی نازک را بروی آرایه‌ای از نقاط سیلیکون ‌دی‌اکسید منتقل کردند،‌ مشاهده کردند که بازده مکان‌های تابش جایگزیده روی نقاط، 87 درصد است.

بنابر گفته‌ی محققان، لایه‌ی نازک دو بعدی تنگستن-سلنیوم، مقیاس‌پذیر است که این ویژگی آن را برای فرایند‌های تولید تکنولوژی‌های کوانتومی، مناسب و مفید می‌کند. تولید تک فوتون، یک ضرورت برای تمام محاسبات کوانتومی کاملا نوری و توزیع کلید در مخابرات کوانتومی است. همچنین، تولید تک فوتون برای پیشرفت تکنولوژی‌های اطلاعات کوانتومی بسیار حیاتی است. یکی از محققان این پروژه می‌گوید:
باوجود اینکه تحقیقات بیشتری برای درک کامل نقش تغییر شکل مکانیکی در ایجاد این محل‌های تابش کوانتومی لازم است، ممکن است ما بتوانیم مسیری را برای کنترل ویژگی‌های نوری کوانتومی با استفاده از تنش پیدا کنیم. این منابع تولید تک فوتون، پایه‌‌ی محاسبات کوانتومی کاملا نوری مبتنی بر فوتونیک را تشکیل می‌دهند.
محققان معتقدند مهندسی تابش کوانتومی در مواد دو بعدی هنوز در مراحل اولیه‌ی خود قرار دارد. با وجود اینکه تحقیقات قبلی نشان داده‌اند که تک فوتون‌ها از ساختار نقص‌ها در این مواد منشا می‌گیرند، اما پژوهش‌های قبلی ثابت کرده‌اند که میدان‌های تنشی ناهمگن ممکن است این اثرات را کنترل کنند. مکانیسم این پدیده، هنوز خیلی واضح نیست. کارهایی که اکنون در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس انجام می‌گیرد، روی این موضوع تمرکز کرده‌اند.
مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: photonics
كلمات كليدي :
تولید تک فوتون , مخابرات کوانتومی