【單光子糾纏的量子點】

八方

【單光子糾纏的量子點】

 

紅色和藍色光子：兩個明亮的想法糾纏

物理學家是兩個獨立的團隊首先要有一個單光子糾纏與單個電子自旋量子點中舉行。

由於量子點可以被製作的難易程度和控制，突破可能導致實際的量子計算機和量子通信系統。

糾纏是一種量子效應，允許有更密切的關係，比經典物理學預測的粒子，如電子和光子。

例如，一個光子的電子對，也可實驗等，如果光子的偏振的測量是在垂直方向上，電子自旋的測量，發現其自旋指向相同的方向。

會出現這種情況，儘管光子（或電子）單獨的測量的事實，將顯示一個隨機值。

這種密切的關係，可以投入使用的量子計算機中，這可能會在原則上超越今天的經典計算機。

光子預計在量子計算中發揮了重要的作用，因為他們可以進行長距離的量子信息（量子比特）位。

然而，光子不能就其本質仍然站在固定如量子點量子比特所需要的存儲量子信息。

雖然研究人員已經表明，被困在金剛石晶體的離子和缺陷可以用單光子糾纏，這些系統可以是困難的工作在一個實際的水平。

彩色或偏振

一個研究小組成員包括Kristiaan德Greve和他的同事們在斯坦福大學和重點在量子信息存儲在光子的偏振。

在蘇黎世，為首的阿塔奇Imamoglu的其他球隊，採取不同的辦法，涉及信息存儲在光子的波長。

半導體量子點是小塊，與傳統的電子兼容，因此提供了一個切實可行的途徑。兩個隊使用的量子點形成在兩個不同的半導體之間的界面。

單個電子可以成為被困在點 - 點，因為是如此之小，電子棲息了一套類似原子的能量水平。

量子信息可以被存儲在該電子的自旋 - 用“0”對應的旋轉“1”例如降速。在斯坦福大學和ETH實驗的量子位的值被設置為一個“泵”激光脈衝發射點的自旋向上的狀態。

然後，第二點，彈出到一個更高的能量狀態的電子發射激光脈衝。

這種狀態可以然後衰減到任何一個自旋向上的狀態，與“藍”的垂直極化光子或自旋向下狀態“紅色”水平極化光子的發射。

紅色和藍色的簡單地指的光子的波長，與後者小於前​。

過多的糾纏

的過程中留下的顏色和偏振的光子的量子點糾纏在一起。

對於糾纏態是量子計算的應用程序非常有用，它必須只涉及一個財產的光子。

因此，兩支球隊的一個重要挑戰是如何摧毀一個不影響其他類型的糾纏。

德Greve和他的同事們解決了這個降低光子能量，這一過程被稱為“向下轉換”。

這是通過發送一個特殊的晶體是紅外線激光泵浦光子通過。

這個過程有“抹黑的效果”兩種顏色的光子狀態和消除這方面的糾纏 - 同時保持兩極分化。

的下變頻過程中的一個額外的好處是光子出現在波長與光通信系統兼容與此同時，在瑞士，Imamoglu的團隊面臨著相反的問題，同時保留顏色擦除偏振糾纏。

要做到這一點，他們依賴於一個事實，即一個平面偏振光子 - 用垂直或水平極化 - 可表示為圓偏振的光子的狀態（順時針和逆時針）的疊加。

團隊通過光子通過偏光過濾器將擦除偏振糾纏光子轉換成一個逆時針狀態。

驅動的纏繞過程中使用的激光脈衝被設定為具有圓極化，表示偏振濾光器也防止了該光從沼澤單糾纏光子檢測。

測量旋轉

兩個菜單中的自旋量子點的測量是通過發射第二激光脈衝的量子點。

結果涉及的偏振相關的量子點的自旋態中的光子的發射。

通過測量自旋測量光子的顏色或量子比特的光子偏振之間的相關性，兩支球隊都能夠證明糾纏。

物理學家已經表明光子可以繼續糾纏行駛距離超過100公里後，在空氣中，因此這個最新的發展可以提供的方式鏈接在大的距離的量子計算機。

由於糾纏態被破壞，如果竊聽者試圖攔截消息，量子點系統還可以找到使用量子加密系統。

這兩個實驗中描述的 性質。

作者簡介

麥約翰斯頓 編輯 physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/nov/14/quantum-dots-entangled-with-single-photons