一种从量子点位产生单光子的装置

  都柏林，2020年7月16日-对于量子计算应用，有必要控制量子发射器或量子点（QD）的发射，并产生成对的量子纠缠。都柏林三一学院研制的一种新的光子发射装置，可以从量子点中定向地发射单光子，并且可以产生量子点对的纠缠态。

  为了制造出这种装置，研究人员将等离子体波导聚焦在一个含有量子点的几纳米表面范围内。当他们激发波导的尖端时，它在足够小的区域产生足够的能量来强烈驱动量子发射器。这使得超快的单光子发射成为可能，并且在执行受控非操作时也在两个发射器之间产生了纠缠态。

  约翰·多尼根教授说：“这种装置的工作原理是在含有量子点的几纳米表面范围内放置一个金属尖端。尖端受到光的激发，产生一个强度如此之大的电场，可以大大增加由这些点发射的单光子的数量。这种强场还可以耦合发射成对量子点，从而以光量子发射器特有的方式纠缠它们的状态。”

  通过使用可移动的等离子体波导代替固定的纳米结构，该系统能够在量子位之间实现高速光栅化，并实现空间上灵活地进行数据存储和量子信息处理。

  研究人员通过波导的亚衍射聚焦证明了无腔动态纠缠。奥尔特温·赫斯教授说：“通过扫描包含量子点表面的金属尖端，我们可以根据需要产生单光子发射。这种装置比目前试图在量子点附近固定金属尖端或空腔的系统简单得多。”

  三一研究小组认为，他们的设备可以减少制造限制，提高纳米光量子器件的速度和可扩展性，并可以推进量子技术发射器的研究。该团队计划制造出能够证明受控单光子发射的装置，为爱尔兰量子技术的研究做出重大贡献。

  这项研究已经发表在《Nano Letters》上了(www.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01705).