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科技前沿 | 沒有任何干擾的光與物質之間的相互作用 - 天文探索外星ufo

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科技前沿 | 沒有任何干擾的光與物質之間的相互作用

SUNSHINEhzl發表於 2019-10-30 08:45:52
光與物質之間的有效媒介是構建量子通信的基礎。然而,量子點在形成後的特定結構對光信號有一定的干擾。
特定的半導體結構,所謂的量子點,可能是未來構建量子通信的基礎。然而,量子點的固有結構對通信也存在一定的干擾。University of Basel, Ruhr-Universit??t Bochum, 以及 Forschungszentrum J lich三家機構組成的研究團隊現在已經成功地消除了這一干擾,他們的科研成果已經發表在Communications Physics期刊上。
可以遠距離傳輸信息的光粒子
研究人員可以將半導體材料中的電子與電子空穴(在電子消失的位置上的一個正電荷)限制在很小的區域來實現量子點的制作。電子與電荷處于激發態,當電子與空穴結合,激發態消失並產生一個光子。“光子可以作為量子通信中信息大距離傳輸的載體”。來自Bochum的應用固體物理實驗室主任Arne Ludwig博士說。
量子點是在Bochum用半導體材料砷化銦合成的。研究人員在砷化鎵基底上來長量子點。在量子點制作的過程中,光滑的砷化銦形成了約為一個半原子厚的薄層,就是所謂的wetting layer。隨後,研究人員長出直徑約為30nm,高度為幾個nm的“小島”,這就是所謂的量子點。
Wetting layer對光子的干擾
在第一步堆積的wetting layer會產生問題,因為,其中包含激發態的電子與空穴,退激發會輻射出光子,這個過程在量子點中的wetting layer是比較容易發生的。在這個過程輻射出的光子是不能用于量子通信的,因此,它將會在通信系統中產生穩定的噪聲。
覆蓋半導體芯片的整個表面,而量子點只是覆蓋了半導體芯片表面的千分之一,干擾光大約是量子點發射光強的千倍”。Bochum的應用固體物理實驗室的領導Andreas Wieck解釋道。“wetting layer輻射的光子頻率、能量都較量子點輻射的光子高,這就好像如果量子點的音高是A,而wetting layer發出一個音高是其千倍的B”。
引入其它層消除干擾
我們已經可以通過選擇性的激發所需的能量狀態來消除干擾”,來自University of Base大學的Matthias L??bl說道。“然而,如果量子點在量子應用中被作為信息單元。用更多的電荷給它們充電是理想的。但是,在這種情況下,wetting layer中的能級依然是處于激發態的”,Arne Ludwig補充道。
研究團隊已經通過在wetting layer上的量子點上加一層砷化鋁來消除干擾。這樣在wetting layer中的能量態有所改變,使電子-空穴不易結合輻射出光子。
[1]Ruhr-University Bochum. "Light-matter interaction without interference." ScienceDaily.2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190823204935.htm

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