Kuantum ışık yayıcılara yönelik yeni bir yaklaşım, bir takım kuantum informasyon ve yazışma uygulaması için yararlı olabilecek, dairesel olarak polarize edilmiş tek fotonlardan yada ışık parçacıklarından oluşan bir akış üretir. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ekibi, bu kiral kuantum ışık kaynağını gerçekleştirmek için iki değişik, atomik olarak ince malzemeyi istifledi.
Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndan bilim adamı Han Htoon, “Araştırmamız, tek katmanlı bir yarı iletkenin harici bir manyetik alanın yardımı olmadan dairesel polarize ışık yaymasının mümkün bulunduğunu gösteriyor” dedi. “Bu tesir daha ilkin yalnızca büyük süper iletken mıknatıslar tarafınca oluşturulan yüksek manyetik alanlarla, kuantum yayıcıların oldukca karmaşık nano ölçekli fotonik yapılara bağlanmasıyla ya da spin-polarize taşıyıcıların kuantum yayıcılara enjekte edilmesiyle elde edilmişti. Yakınlık tesiri yaklaşımımız, düşük- maliyet üretimi ve güvenilirlik.”
Polarizasyon durumu, fotonu kodlamanın bir yoludur, dolayısıyla bu başarı, kuantum kriptografisi yada kuantum iletişimi yönünde mühim bir adımdır.
Htoon, “Tek bir foton akışı oluşturmak ve bununla birlikte polarizasyon sağlamak için bir kaynakla, aslına bakarsak iki aleti bir cihazda birleştirdik” dedi.
Fotolüminesansın girinti anahtarı
Açıklanmış olduğu benzer biçimde Tabiat MalzemeleriAraştırma ekibi, Entegre Nanoteknolojiler Merkezi’nde, tek molekül genişliğinde bir tungsten diselenid yarı iletken katmanını daha kalınca bir nikel fosfor trisülfür manyetik yarı iletken katman üstüne yığmak için çalıştı. Doktora sonrası araştırma görevlisi Xiangzhi Li, ince araç-gereç yığını üstünde bir takım nanometre ölçeğinde girintiler oluşturmak için atomik kuvvet mikroskobundan yararlandı. Girintilerin çapı ortalama 400 nanometredir, dolayısıyla bu tür girintilerin 200’den fazlası insan saçı genişliğine kolaylıkla sığabilir.
Atomik mikroskopi aracının oluşturduğu girintilerin, lazer araç-gereç yığınına odaklandığında iki tesir için yararlı olduğu kanıtlandı. İlk olarak girinti, potansiyel enerji ortamında bir kuyu yada çöküntü oluşturur. Tungsten diselenid tek katmanının elektronları çöküntüye düşer. Bu kuyudan tekli foton akışının emisyonunu teşvik eder.
Nano indentasyon bununla birlikte altta yatan nikel fosfor trisülfür kristalinin tipik manyetik özelliklerini de bozarak malzemelerin dışına doğru mahalli bir manyetik moment yaratıyor. Bu manyetik moment, yayılan fotonları dairesel olarak polarize eder. Bu mekanizmanın deneysel olarak doğrulanmasını sağlamak için ekip ilk olarak Los Alamos’taki Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’nın Darbeli Alan Tesisi ile ortaklaşa iş içinde yüksek manyetik alanlı optik spektroskopi deneyleri gerçekleştirmiş oldu. Ekip hemen sonra İsviçre’deki Basel Üniversitesi ile ortaklaşa iş yaparak mahalli manyetik momentlerin dakika manyetik alanını ölçtü.
Deneyler, ekibin tek bir foton akışının polarizasyon durumunu denetlemek için yeni bir yaklaşımı başarıyla ortaya koyduğunu kanıtladı.
Kuantum bilgisini kodlama
Ekip şu anda elektrik yada mikrodalga uyaranlarının uygulanmasıyla tek fotonların dairesel polarizasyon derecesini modüle etmenin yollarını araştırıyor. Bu beceri, kuantum bilgisini foton akışına kodlamanın bir yolunu sunacaktır.
Foton akışının dalga kılavuzlarına (mikroskobik ışık kanalları) daha çok bağlanması, fotonların bir yönde yayılmasına müsaade eden fotonik devreleri elde edecektir. Bu tür devreler, ultra güvenli kuantum webin temel yapı taşları olacaktır.
Source: www.sciencedaily.com