Hiilinanoputkioptiikkaa kvanttikryptografialle ja kvanttilaskennalle

Los Alamosin laboratorion (LANL) tutkijat sekä Ranskassa ja Saksassa toimivat kumppanit tutkivat hiilinanoputkien tehostettua potentiaalia yksittäisen fotonin emitterinä kvantti-informaation käsittelyyn.

"Olemme erityisen kiinnostuneita nanoputkien integraation edistymisestä fotonikaviteetteihin jotta manipuloida ja optimoida valon emission ominaisuuksia", kertoo yksi kirjoittajista Stephen Doorn.

"Lisäksi elektroluminesenssilaitteisiin integroituneet nanoputket voivat antaa paremman valon emission hallinnan ja ne voidaan integroida tehokkaasti fotonisiin rakenteisiin. Korostamme hiilinanoputkien vikakohtien kehitystä ja fotofysikaalista tutkimusta reitiksi huoneenlämpöisille yksittäisien fotonien emissioille televiestinnän aallonpituuksilla."

Tiimin katsaus tuotettiin yhteistyössä Pariisin (Christophe Voisin) kollegoiden kanssa, jotka edistävät nanoputkien integrointia fotonikaviteetteihin niiden emissionopeuden muuttamiseksi. Karlsruhen (Ralph Krupke) kollegat integroivat nanoputkipohjaisia elektroluminesenssilaitteita fotoniikan aaltoputkirakenteisiin.

Los Alamosin painopiste on nanoputkien vikakohtien analysointi puskettaessa kvanttiemissiota huoneen lämpötilaan ja televiestinnän aallonpituuksiin.

Yksittäisien fotonien lähteet ovat tärkeitä rakenneosia monille teknologioille, kuten turvalliselle kvanttikommunikoinnille tai kvantti-laskennalle. Yksiseinämäisen hiilinanoputkien käyttö tällä alueella on ollut Los Alamosin CINT-tiimin painopiste, jossa he kehittivät kykyä muuttaa kemiallisesti nanoputkirakennetta synnyttämään tarkoituksellisia vikoja, lokalisoimaan eksitoneja ja hallitsemaan niiden vapauttamista.

Seuraavat vaiheet edellyttävät nanoputkien integrointia fotoniresonaattoreihin lisäämään lähdekirkkautta ja tuottamaan erottamattomia fotoneja. "Meidän on luotava yksittäisiä fotoneja, jotka ovat erottamattomia toisistaan ja jotka perustuvat kykyymme funktionalisoida putkia, jotka soveltuvat hyvin laitteiden integrointiin ja minimoivat ympäristövuorovaikutukset vikakohtiin", toteaa Doorm.

Aiheesta aiemmin: Fotoni kerrallaan huonelämpötilassa