量子光エミッター効率化で量子ネットワークにおける新たな可能性

Tokyoカリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究者たちは、未来の技術に向けた量子光の改良に取り組んでいます。彼らは結晶の欠陥を利用して単一光子を生成することに焦点を当てています。彼らの目標は、エンタングルメント状態を長距離にわたって安定に保つことです。そのためには、光ファイバーケーブルで使用される波長範囲で光子を発生させる必要があります。

最近、アメリカのエネルギー省と国立科学財団が資金を提供した研究では、フォトン放出効率に関する問題と解決策が検討されています。研究者たちは、原子の振動がこの効率にどのように影響するかを調査しました。彼らの研究成果は、「効率的な欠陥ベースの量子エミッターの合理的設計」と題された論文として、APL Photonics誌に掲載されています。

原子の振動には問題が生じることがあります。

• 原子が絶えず動いている
• 光を発するものからエネルギーが失われる
• 光の発光効率が低下する

研究チームは、これらの振動を研究するためのモデルを構築しました。彼らは、可視光から赤外線に移行する際に、光子放出の効率が低下することを発見しました。効率を向上させるために、適切なホスト材料を選択し、原子レベルでの精密な調整を行うことを推奨しています。

フォトンは、量子情報を伝達する最適な方法であるため非常に重要です。ちょうど一般的なインターネットがコンピューター同士の接続を必要とするように、量子コンピューターは円滑に動作するために信頼性のある量子インターネットを必要とします。

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カリフォルニア大学サンタバーバラ校の教授であるクリストファー・ヴァン・デ・ウォールによれば、正しい材料を選び設計することで振動による効率の問題を解決できるといいます。主任研究者のマーク・トゥリアンスキーとそのチームは、フォトニックキャビティを使用することがもう一つの有効な解決方法であることを発見しました。この方法には、コンピュータ工学教授のガラン・ムーディーのような他のクオンタムファウンドリーのメンバーの技能が活かされています。

これらの改善を達成することで、大きな影響が期待できます。より優れた量子エミッタがもたらす可能性があるのは：

• より高速で安全な量子通信技術
• 量子センシングにおける精度の向上
• 量子コンピュータ研究の範囲拡大

将来、すべてが量子技術によってつながる世界が訪れるかもしれません。この変革には量子光の進展が不可欠です。UCSBの研究者たちは、効率的な量子ネットワークを構築する新たな方法を探求しています。彼らのモデルと手法によって、量子インターネットの実現が一層近づいています。

彼らの研究は過去の問題を解明し、新たなアイデアを生み出す助けとなります。これにより、量子技術の発展に重要なエミッターが改善されます。このような改良があれば、量子デバイスは日常生活において一般的になるかもしれません。