Сегодня 26 февраля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали простой полупроводниковый генератор фотонов для квантовой связи

Для квантовой связи, криптографии и других целей необходимы источники одиночных фотонов. Это не проблема, но решение требует громоздкого оборудования, включая сильнейшие магниты. Учёным из США удалось упростить задачу и даже создать прибор «два в одном» — он одновременно испускает одиночные фотоны и придаёт им круговую поляризацию. Для передачи закодированных данных нужно просто добавить модулятор и получить на выходе полностью защищённую связь.

 Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Источник изображения: Los Alamos National Laboratory

Традиционно источники одиночных поляризованных фотонов генерировались в сильном магнитном поле. Это неплохо для лабораторий, но совершенно не годится для компактных применений. Группа учёных под руководством исследователей из Лос-Аламосской национальной лаборатории создала прибор, который обходится без мощных магнитов. Для этого учёные соединили два атомарно тонких полупроводника и наделали вмятин в верхнем из них.

Верхний материал представлен слоем диселенида вольфрама (WSe2), а нижний, чуть более толстый, магнитным соединением трисульфида никель-фосфора (NiPS3). Вмятины диаметром около 400 нм и глубиной около нанометра делались с помощью атомарно-силового микроскопа. На срезе волоса человека легко поместится около 200 таких углублений. Лунки в материале создают впадины не только физические, но и провалы в потенциальной энергии на плоскости материала. Под действием лазера в эти провалы стекают электроны из диселенида вольфрама и их взаимодействие генерирует одиночные фотоны.

Но под каждой лункой лежит монослой магнитного материала, который задаёт вектор поляризации вылетающим из лунки фотонам. Все генерируемые каждой лункой фотоны бесплатно наделяются круговой поляризацией. А наличие поляризации — это ключ к передаче данных. Надо только научиться модулировать эту характеристику, что, в общем-то, решается относительно просто. Если к такому генератору приделать волноводы, то потоки одиночных поляризованных и промодулированных фотонов можно направить куда угодно — хоть дальше в микросхему для совершения вычислений, хоть в оптический канал связи для передачи на другой край Земли.

«Наше исследование показывает, что монослойный полупроводник может излучать поляризованный свет с круговой поляризацией без помощи внешнего магнитного поля, — говорят авторы работы. — Ранее этот эффект достигался только с помощью мощных магнитных полей, создаваемых громоздкими сверхпроводящими магнитами, путём соединения квантовых излучателей с очень сложными наноразмерными фотонными структурами или путём инжекции спин-поляризованных носителей в квантовые излучатели. Преимущество нашего подхода, основанного на эффекте ближнего взаимодействия, заключается в дешевизне изготовления и надёжности».

«Имея источник, позволяющий генерировать поток одиночных фотонов и одновременно вводить поляризацию, мы, по сути, объединили два устройства в одном», — добавляют учёные.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Larian впервые назвала продажи Baldur’s Gate 3 после выхода из раннего доступа 4 мин.
Создатели Black Mesa опубликовали тизер следующей игры — с Half-Life она не связана 2 ч.
Глава NVIDIA предупредил, что ИИ оставит программистов без работы, а учиться лучше на аграриев 2 ч.
Звезда «Оно» и режиссёр «Годзилла против Конга»: инсайдер раскрыл новые подробности фильма по Bloodborne 3 ч.
Минцифры попытается обязать Apple разрешить установку приложений из сторонних магазинов в России 3 ч.
Microsoft вскоре представит DirectSR — универсальную технологию апскейлинга для игр 14 ч.
Вдохновлённая японским фольклором метроидвания Bo: Path of the Teal Lotus в духе Hollow Knight получила дату релиза 21 ч.
Sabre перенесла сервисы в облако Google Cloud, закрыв 17 своих дата-центров 22 ч.
Восторженно принятый публикой покерный роглайк Balatro купили более 250 тыс. раз за первые 72 часа 23 ч.
Microsoft добавит в Windows 11 возможность «горячих обновлений» без перезагрузки ПК 25-02 05:54