Chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST), en collaboration avec le Naval Research Laboratory, ont découvert qu'une espèce particulière de points quantiques que l'on ne croyait pas généralement cligner des yeux, faire.
Et alors? Bien, bien que les clignotements soient courts (de l'ordre de la nanoseconde à la milliseconde), même de brèves fluctuations peuvent entraîner des pertes d'efficacité qui pourraient causer des problèmes lors de l'utilisation de points quantiques pour générer des photons qui déplacent des informations à l'intérieur d'un ordinateur quantique ou entre les nœuds d'un futur système de haute sécurité. Internet basé sur les télécommunications quantiques.
Au-delà de démontrer que les points clignotent, l'équipe suggère également un coupable possible.
Les scientifiques considèrent que les points quantiques à l'arséniure d'indium et à l'arséniure de gallium (InAs/GaAs) sont prometteurs en tant que sources de photons uniques à utiliser dans différents futurs systèmes informatiques et de communication basés sur les technologies quantiques. Par rapport à d'autres systèmes, les chercheurs ont préféré ces points quantiques parce qu'ils semblaient ne pas clignoter et parce qu'ils peuvent être fabriqués directement dans les types d'optoélectroniques semi-conducteurs qui se sont développés au cours des dernières décennies.
L'équipe de recherche du NIST pensait également que ces points quantiques émettaient parfaitement une lumière constante, jusqu'à ce qu'ils en tombent sur un qui clignotait manifestement (ou qui était "par fluorescence intermittente, " en termes techniques). Ils ont décidé de voir s'ils pouvaient en trouver d'autres qui clignotaient de manière moins évidente.
Alors que la plupart des expériences précédentes ont examiné les points en masse, l'équipe a testé ces points car ils seraient utilisés dans un appareil réel. En utilisant une technique d'autocorrélation de photons extrêmement sensible pour découvrir des signatures subtiles de clignotement, ils ont découvert que les points clignotent sur des échelles de temps allant de dizaines de nanosecondes à des centaines de millisecondes. Leurs résultats suggèrent que la construction de structures photoniques autour des points quantiques - quelque chose que vous devriez faire pour rendre de nombreuses applications viables - peut les rendre considérablement moins stables en tant que source lumineuse.
"La plupart des études expérimentales précédentes sur le clignotement des points quantiques inInAs/GaAs ont examiné leur comportement après la croissance des points mais avant la fabrication des dispositifs environnants, " dit Kartik Srinivasan, l'un des auteurs de l'étude. "Toutefois, il n'y a aucune garantie qu'une boîte quantique restera non clignotante après la nanofabrication d'une structure environnante, qui introduit des surfaces et des défauts potentiels à moins de 100 nanomètres de la boîte quantique. Nous estimons que l'efficacité radiative des points quantiques se situe entre environ 50 et 80 % après la fabrication des structures photoniques, nettement moins que l'efficacité de 100 % que nécessiteront les futures applications. »
Selon Marcelo Davanço, un autre auteur de l'étude, les futurs travaux se concentreront sur la mesure des points à la fois avant et après la fabrication du dispositif afin de mieux évaluer si la fabrication est bien une source des défauts susceptibles de provoquer le clignotement. Finalement, les auteurs espèrent comprendre quels types de géométries de dispositifs éviteront de clignoter tout en canalisant efficacement les photons émis dans un canal de transmission utile, comme une fibre optique.
Le Centre NIST pour la science et la technologie à l'échelle nanométrique (CNST) est une installation nationale d'utilisateurs de nanotechnologie qui permet l'innovation en fournissant un accès rapide aux outils nécessaires pour fabriquer et mesurer des nanostructures. Les chercheurs intéressés à accéder aux techniques décrites ici ou à collaborer à leur développement futur doivent contacter Kartik Srinivasan.
