研究者們展示了一種新的量子發(fā)光二極管，它是首個(gè)能夠發(fā)出波長(cháng)約為 1550 納米的單光子和糾纏態(tài)光子對的設備，而此波長(cháng)正位于標準通信窗的范圍內。
人們認為，對于未來(lái)量子網(wǎng)絡(luò )、遠距離量子通信系統、量子密碼設備等應用來(lái)說(shuō)，工作在此波長(cháng)的單光子源是至關(guān)重要的因素。
來(lái)自東芝歐洲研究院、謝菲爾德大學(xué)和劍橋大學(xué)包括 Tina Müller 在內的研究者們發(fā)表了一篇關(guān)于最新量子光源的文章，刊登在了最近一期的《自然通訊》（Nature Communications）上。
圖丨量子點(diǎn)發(fā)光二極管的加工階段及其掃描電子顯微鏡圖像
Müller 表示：“這是史上首次量子設備能夠達到最新量子密鑰分發(fā)和量子通信系統的基本要求?！?/strong>
長(cháng)期以來(lái)，能夠在通信窗內發(fā)射單光子和糾纏態(tài)光子對都是量子光學(xué)領(lǐng)域的研究目標。盡管已經(jīng)存在一些能夠發(fā)射單光子源和糾纏態(tài)光子對的光源（如單個(gè)原子和金剛石色心），它們卻因為波長(cháng)太短而無(wú)法應用到量子網(wǎng)絡(luò )中。
在這項新研究中，研究者們使用磷化銦制作了發(fā)光量子點(diǎn)設備，這是一種用來(lái)發(fā)射波長(cháng)為 1550 納米的量子點(diǎn)激光的材料。為了使其能夠發(fā)射出 1550 納米波長(cháng)的單光子和糾纏態(tài)光子對，研究者們使用了一種被稱(chēng)為“金屬有機蒸汽外延”的生長(cháng)方法來(lái)“生長(cháng)”出單個(gè)的磷化銦量子點(diǎn)顆粒，這些顆粒最終形成了量子發(fā)光二極管的基礎部分。
這種新型量子發(fā)光二極管的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是他們能夠在 93 開(kāi)爾文（-200.15℃）的溫度條件下工作，這個(gè)溫度比其他量子光源的工作溫度高得多。較高的工作溫度能夠讓量子發(fā)光二極管更容易與其他設備集成，研究者們認為加以修改之后，量子發(fā)光二極管的工作溫度還能更高。
研究者們預測，未來(lái)這種發(fā)光二極管會(huì )對包括量子互聯(lián)網(wǎng)在內的量子網(wǎng)絡(luò )技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響。舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)，這種設備可以與量子繼電器和量子中繼器集成來(lái)增加量子網(wǎng)絡(luò )的范圍。研究者們認為，通過(guò)與射頻電子集成，這種量子光源將可以在脈沖的模式下工作。對當前的量子發(fā)光二極管進(jìn)行改進(jìn)以實(shí)現這些應用，正是研究者們下一步的工作。
Müller 表示，會(huì )進(jìn)一步優(yōu)化量子發(fā)光二極管的尺寸和性能，使其能夠應用到遠距離的量子通信系統中。
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編輯：艾斯蒂爾廚
參考：https://phys.org/news/2018-03-entangled-telecom-window.html
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