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    Les points quantiques permettent plus rapidement, détection de photons plus facile, des données plus sécurisées

    Schéma de principe du détecteur de photon unique. Le photon est représenté par la ligne multicolore ondulée et le point rouge représente la boîte quantique. Crédit :Yang Zhang

    Une équipe de chercheurs comprenant une faculté d'ingénierie et de physique de l'Université de l'Alberta a mis au point une nouvelle méthode de détection de photons uniques, ou particules légères, en utilisant des points quantiques.

    La détection de photons uniques est un élément clé pour permettre l'utilisation de l'information quantique, une méthode de transfert d'informations beaucoup plus rapide et plus sûre que les méthodes actuelles. Cette technologie a aussi d'autres applications, dont l'imagerie biologique et médicale, spectroscopie, et l'observation astronomique.

    Shui-Qing "Pêcheur" Yu, professeur agrégé de génie électrique; Greg Salamo, professeur distingué de physique; et Yang Zhang, un post-doctorant en génie électrique à l'époque, travaillé avec des collègues de Dartmouth et de l'Université du Wisconsin sur cette recherche, qui a été récemment publié par ACS Photonique .

    L'information quantique utilise différents états quantiques de particules, comme la polarisation ou la phase, pour encoder des informations. Parce que les informations quantiques ne se limitent pas aux uns et aux zéros utilisés pour coder les informations numériques, cette technologie peut transférer une grande quantité d'informations de manière très sécurisée.

    Puisque l'information quantique peut être transmise en utilisant une variété infinie d'états quantiques, l'expéditeur et le destinataire doivent tous deux se mettre d'accord sur l'état qu'ils utilisent pour coder et interpréter les données. Un étranger interceptant le signal aurait peu de moyens de le lire sans cette connaissance.

    Un photon est un quantum de lumière. Lorsqu'un photon entre dans un détecteur d'un système d'information quantique, son énergie est transférée à un électron et cela se traduit par un courant ou une tension. Cet effet est si petit, bien que, qu'il est difficile à détecter. D'autres conceptions de détecteurs de photons résolvent ce problème en utilisant un dispositif appelé photodiode à avalanche pour amplifier le courant ou la tension, mais cette approche a tendance à ajouter des retards à la détection et augmente le bruit de fond.

    La nouvelle approche créée et modélisée par ces chercheurs utilise une boîte quantique, qui est une particule semi-conductrice à l'échelle nanométrique, pour détecter des photons uniques. Par rapport à d'autres méthodes, la variation de tension provoquée par un seul photon dans ce détecteur est importante, avec un faible niveau de bruit de fond.

    Yu a comparé cela à l'ajout d'une goutte d'eau dans un récipient. "Si vous mettez une goutte d'eau dans un grand réservoir, ce changement est difficile à voir, " dit-il. " Mais si vous mettez une goutte d'eau dans un tout petit récipient, vous pouvez voir le changement plus facilement. » Dans la conception des chercheurs, l'électron est dans un petit récipient – ​​la boîte quantique.

    Les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour démontrer que leur conception peut détecter des photons uniques avec plus de précision que les technologies existantes.

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