نقطه کوانتومی نیمه رسانا فوتون هایی تابش می کند که تا زیر حد نوفه ذاتی چلانده شده است.

فناوری های کوانتومی مبتنی بر نور از تک فوتون ها برای کدگذاری و انتقال اطلاعات استفاده می کنند. اما حتی بهترین ابزارهای موجود برای تولید فوتون ها هم باریکه هایی ایجاد می کنند که تعداد فوتون های آن ها نوسان دارد. این نوسان ها باعث عدم قطعیت در زمانبندی و شدت سیگنال دریافتی می شود. اکنون هوی وانگ Hui Wang و همکارانش در دانشگاه علم و صنعت چین وسیله ای ساخته اند که این نوسانات را سرکوب کرده و امکان تولید دقیقتر تعداد فوتون ها را فراهم می آورد ]1[. این وسیله می تواند به عنوان استاندارد جدیدی برای محاسبات کوانتومی و اندازه گیری کوانتومی با دقت بالا مورد استفاده قرار بگیرد.

در دنیای کلاسیک تولید مقدار خوش تعریفی از تابش با یک دوره زمانی مشخص، سر راست به نظر می رسد. اما در مقیاس کوانتومی، عدم قطعیت ذاتی در انرژی و فاز فوتون این دقت را کاهش داده و منجر به ابهام در شمارش فوتون می شود. برای حل این مشکل، وانگ و همکارانش یک منبع فوتونی را طراحی کردند که می توانست ابهام را حذف کند.

این محققان یک نقطه کوانتومی نیمه رسانا را با استفاده از پایه های ظریف میکرومتری به مرکز یک کاواک به قطر 2 میکرون متصل کردند. نقطه کوانتومی، در اثر برانگیختگی با لیزر، فوتون هایی تابش می کند که کاملا در کاواک مقید شده اند. این مقید بودن به کاهش اتلاف فوتون کمک می کند و سپس فوتون ها به درون تار نوری فرستاده شده و با یک آشکارسازِ نانو سیمِ نیمه رسانا اندازه گیری می شوند.

این به اصطلاح چلاندن (squeezing)، شدت نوسانات را تا حدود 13 درصد در مقایسه با منبع نامقید کاهش می دهد. چنین کاهشی به اندازه گیری دقیق تر از آهنگ متوسط فوتون ها، 17/5 فوتون در 1 میکرو ثانیه با انحراف معیار 3/65 فوتون تعبیر می شود. گروه تحقیق می گوید که ابزار (پر بازده و آسان-تولید) آن ها میتواند کمک حالِ تلاش های بین المللی گسترده ای برای فرمول بندی مجدد واحد SI شدت نور بر حسب تعداد فوتون باشد.

1. H. Wang et al., “Observation of intensity squeezing in resonance fluorescence from a solid-state device,” Phys. Rev. Lett. 125, 153601 (2020).

منبع

Toward a Perfect Single-Photon Source