Dans une étude récemment publiée dans Applied Physics Express, des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborants ont considérablement amélioré la conversion de photons à électrons par une nanostructure métallique, ce qui est une étape importante dans le développement de technologies avancées pour le partage et le traitement des données.
Les informations informatiques classiques sont basées sur des lectures simples sur / désactivées.Il est simple d'utiliser une technologie connue sous le nom de répéteur pour amplifier et retransmettre ces informations sur de longues distances.Les informations quantiques sont basées sur des lectures relativement plus complexes et sécurisées, telles que la polarisation des photons et la rotation des électrons.Les nanoboxes semi-conducteurs appelés points quantiques sont des matériaux que les chercheurs ont proposés pour stocker et transférer des informations quantiques.Cependant, les technologies de répéteur quantique ont certaines limites - par exemple, les moyens actuels de convertir les informations basées sur des photons en informations sur les électrons sont très inefficaces.Surmonter ce défi de conversion et de transfert d'informations est ce que les chercheurs de l'Université d'Osaka visaient à relever.
"L'efficacité de la conversion de photons uniques en électrons uniques dans des points quantiques de l'arséniure de gallium - des matériaux communs dans la recherche sur la communication quantique - est actuellement trop faible", explique l'auteur principal Rio Fukai."En conséquence, nous avons conçu une nanoantenna - composée de bagues d'or concentriques ultra-petites - pour concentrer la lumière sur un seul point quantique, résultant en une lecture de tension de notre appareil."
Les chercheurs ont amélioré l'absorption des photons par un facteur allant jusqu'à 9, par rapport à ne pas utiliser la nanoantenne.Après avoir éclairé un seul point quantique, la plupart des électrons photogénérés n'y étaient pas piégés et s'y sont accumulés dans des impuretés ou d'autres emplacements de l'appareil.Néanmoins, ces électrons en excès ont donné une lecture de tension minimale qui a été facilement distinguée de celle générée par les électrons à points quantiques, et n'a donc pas perturbé la lecture prévue de l'appareil.
"Les simulations théoriques indiquent que nous pouvons améliorer l'absorption des photons jusqu'à un facteur de 25", explique l'auteur principal Akira Oiwa."L'amélioration de l'alignement de la source lumineuse et la fabrication plus précisément de la nanoantenna sont des orientations de recherche en cours dans notre groupe."
Ces résultats ont des applications importantes.Les chercheurs ont désormais un moyen d'utiliser une nano-Photonie bien établie pour faire avancer les perspectives des prochains réseaux de communication quantique et d'information.En utilisant des propriétés de physique abstraites telles que l'intrication et la superposition, la technologie quantique pourrait fournir une sécurité et un traitement sans précédent de l'information et un traitement des données au cours des prochaines décennies.
