Source de photons à la demande et configuration de la téléportation quantique. (A) La recombinaison radiative des états XX-X fournit deux photons intriqués en polarisation si la division énergétique de l'état X, la division de structure fine (FSS), est suffisamment faible. La génération à la demande se produit via un laser résonant accordé à la moitié de l'énergie de l'état XX. EB indique l'énergie de liaison XX. (B) Population de l'état XX en fonction de la zone d'impulsion. Les données expérimentales (cercles) sont modélisées sous la forme d'une fonction sinus carré amortie de façon exponentielle (courbe violette) pour déterminer la fidélité de préparation représentée. (C) Les mesures d'autocorrélation pour la transition XX et X d'un QD représentatif. (D) La configuration expérimentale pour la téléportation quantique. Un laser pulsé [titane saphir (TiSa)] est utilisé pour exciter deux fois la QD, qui émet alors une paire précoce (PE) et une paire tardive (PL) de photons intriqués séparés par Δt dans le temps. Les photons XX et X sont ensuite séparés spectralement par un filtre (F). Les premiers XE et derniers XL passent un HOM Mach-Zehnder composé de deux séparateurs de faisceau (BS), effectuer la mesure de l'état de Bell. Des polariseurs (POL) et des retardateurs variables (VR) sont utilisés pour définir l'état d'entrée XL et l'état de détection XXE en conséquence. La mesure de corrélation à trois photons est ensuite enregistrée en fonction des temps d'arrivée τ avec des photodiodes à avalanche (APD). Crédit: Avancées scientifiques (2018). DOI :10.1126/sciadv.aau1255
Une équipe de chercheurs autrichiens, L'Italie et la Suède ont démontré avec succès la téléportation en utilisant des photons à la demande à partir de points quantiques. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe explique comment ils ont accompli cet exploit et comment il s'applique aux futurs réseaux de communications quantiques.
Les scientifiques et bien d'autres sont très intéressés par le développement de réseaux de communication véritablement quantiques - on pense que de tels réseaux seront à l'abri du piratage ou de l'écoute en raison de leur nature même. Mais, comme le soulignent les chercheurs avec ce nouvel effort, il y a encore quelques problèmes qui se dressent sur le chemin. L'un d'eux est la difficulté d'amplifier les signaux quantiques. Une façon de contourner ce problème, ils notent, est de générer des photons à la demande dans le cadre d'un répéteur quantique, ce qui permet de gérer efficacement les fréquences d'horloge élevées. Dans ce nouvel effort, c'est exactement ce qu'ils ont fait, utilisant des points quantiques semi-conducteurs.
Des travaux antérieurs concernant la possibilité d'utiliser des points quantiques semi-conducteurs ont montré qu'il s'agissait d'un moyen réalisable de démontrer la téléportation, mais seulement sous certaines conditions, dont aucun n'autorisait les applications à la demande. À cause de ça, ils n'ont pas été considérés comme une technologie à bouton-poussoir. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont surmonté ce problème en créant des points quantiques hautement symétriques à l'aide d'une méthode de gravure pour créer les paires de trous dans lesquelles les points quantiques se développent. Le processus qu'ils ont utilisé s'appelait une cascade XX (biexciton)-X (exciton). Ils ont ensuite utilisé un schéma d'excitation à double impulsion pour remplir l'état XX souhaité (après que deux paires ont libéré des photons, ils ont conservé leur enchevêtrement). Cela a permis la production de photons uniques à la demande adaptés à une utilisation en téléportation. Le schéma d'excitation à double impulsion était essentiel au processus, l'équipe note, car il minimise la réexcitation.
Les chercheurs ont testé leur processus d'abord sur des entrées subjectives, puis sur différents points quantiques, prouvant qu'il pouvait fonctionner dans un large éventail d'applications. Ils ont poursuivi en créant un cadre que d'autres chercheurs pourraient utiliser comme guide pour reproduire leurs efforts. Mais ils ont également reconnu qu'il restait encore du travail à faire (principalement pour augmenter les fréquences d'horloge) avant que le processus puisse être utilisé dans des applications réelles. Ils s'attendent à ce que ce ne soit que quelques années de plus.
© 2018 Réseau Science X
