Indviklet LED først til at fungere i telekomvinduet

Forskere har demonstreret den første kvante lysemitterende diode (LED), der udsender enkeltfotoner og sammenfiltrede fotonpar med en bølgelængde på omkring 1550 nm, som ligger inden for standard telekommunikationsvinduet. En enkelt-foton kilde, der opererer ved denne bølgelængde, forventes at tjene som en nøglekomponent i fremtidige kvante netværk, fjerntliggende kvantekommunikationssystemer, kvantekryptografienheder, og andre applikationer.

Forskerne, Tina Müller et al., hos Toshiba Research Europe Limited, universitetet i Sheffield, og University of Cambridge, har udgivet et papir om den nye kvante lyskilde i et nyligt nummer af Naturkommunikation .

"For første gang, kvanteenheder kan opfylde de grundlæggende krav til state-of-the-art kvantenøglefordeling og kvantekommunikationssystemer, ”Fortalte Müller Phys.org .

Evnen til at udsende enkeltfotoner og sammenfiltrede fotonpar i telekomvinduet har længe været et mål inden for kvanteoptik. Selvom der findes en række forskellige lyskilder, der kan udsende enkeltstående og sammenfiltrede fotoner (fra individuelle atomer til farvecentre i diamant), indtil nu har de stort set været begrænset til kortere bølgelængder, der er uegnede til kvantenetværksapplikationer.

I den nye undersøgelse, forskerne fremstillede lysemitterende quantum dot-enheder baseret på indiumphosphid, et materiale, der i øjeblikket bruges i quantum dot lasere til at generere laserlys med en bølgelængde på 1550 nm. For at gøre dette materiale i stand til at udsende enkeltfotoner og sammenfiltrede fotonpar ved denne bølgelængde, forskerne brugte en vækstmetode kaldet metalorganic damp phase epitaxy til at dyrke individuelle indiumphosphid quantum dot "dråber, "som danner grundlaget for kvante -LED'erne.

En anden fordel ved de nye kvante -LED'er er, at de kan fungere ved temperaturer på op til 93 K, hvilket er betydeligt højere end driftstemperaturerne for andre kvante lyskilder. En højere driftstemperatur muliggør lettere integration med eksisterende enheder, og forskerne forventer, at driftstemperaturen for de nye enheder kan forbedres endnu mere med nogle ændringer.

Fremadrettet, forskerne forventer, at de nye kvante -LED'er vil have en betydelig indvirkning på udviklingen af ​​kvantenetværksteknologi, herunder kvante -internet. For eksempel, enhederne kan integreres med kvanterelæer og repeatere for at udvide rækkevidden af ​​kvantenetværk. Forskerne forventer også, at kvante lyskilderne kan fungere i pulserende tilstand, når de er integreret med radiofrekvenselektronik. Deres næste trin vil være at foretage forbedringer for at realisere disse applikationer.

"Vi vil yderligere optimere ydeevnen og størrelsen af ​​vores enheder for at lette integrationen i fjerntliggende kvantekommunikationssystemer, "Sagde Müller.

© 2018 Phys.org