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'量子点'如何探测纠缠的谜团

蓝色LED灯
(图片信用:ng wei keong | shutterstock.com)

使用用作半导体的微小颗粒建造的微波激光可用于探索奇怪的现象,例如量子纠缠。

普林斯顿大学的研究人员使用量子点 - 微小的发光纳米晶体颗粒可以 吸收来自一个波长的光 并将其转换为特定波长的高度饱和光 - 以构建所谓的“蒙皮”,其比我们可以看到的传统激光器更长的波长发光。该装置还可以导致量子计算的进步。

除此之外,量子点可能会显着提高外观 LCD屏幕 在电视,智能手机和平板电脑上。 Apple,Samsung和Amazon等公司在某些情况下进行了实验 - 在某些情况下已经使用 - 它们的设备中的量子点。 [10技术将改变你的生活]

当点电流激发时,它们发光,这使它们成为建筑的良好介质 激光器。普林斯顿团队由物理学教授Jason Petta领导,建造了一个名为双点微小瓶的小型晶体管式设备。它由四个量子点组成,两对,放置在窄腔的内部和朝向末端。

每对中的点被约500纳米分离(用于比较,人毛的平均股线约为100,000纳米)。它们是小线,约150纳米相隔,布置从一个圆点向另一个点看,看到它们像栅栏一样穿过轨道。设置类似物,如晶体管,一个点作为电流源,另一个作为漏极,以及导线作为栅电极。

在实验中,将整个装置冷却到高于绝对零的几千个程度并钩住电池。这产生了微小的电流和电压,其允许量子点中的电子从源点到漏极的“隧道”,通过构成栅极电极的电线。当一个电子隧道通过时,它会释放一个 光颗粒,称为光子,在微波炉范围内。每次两组点释放光子时,它们彼此加强,并彼此逐步地发射相干​​的光子 - 蒙塞。  

隧道发生,因为栅电极的电线就像电子必须跳过的障碍物一样。在日常世界中,粒子不能经过这样的障碍 - 克服围栏通常需要将一定量的能量消耗超过它来抬起物体。在 量子力学然而,这不是真的:只要达到某个能量阈值,就会通过屏障通过屏障进行一些概率。当隧道通过时,它会失去能量。

“这就像一个楼梯,”Petta说。 “当电子跑下楼梯时,它发出光子。”光子的波长与楼梯的“高度”成比例 - 能量损失的量。 

Petta说,使这项技术成为一个升级的一个方面,是蒙越峰的频率是可调的。通过调节栅电极中的电流量,可以改变电子需要通过隧道的能量。在普通激光器中,发射光的频率是固定的,因为它由用于产生激光束的材料决定。

用具可以用来表演 量子纠缠的实验。两个量子点对中的电子通过它们发射的光波相互作用。因此,可以测量电子的状态以查看它们是否被缠结(状态将是相关的)。虽然研究人员没有进行完整的纠缠实验,但PETTA说,他们可以使用这个设置表明相关性发生在更长的距离上。 以前的实验使用了单量子点,颗粒之间的分离仅为约50纳米。 

在相对较大的距离上产生相关量子状态的能力 - 毫米或更多 - 具有在量子计算中的应用,因为这种相关状态是这样的机器的一部分处理。

Etanglement也是量子密码学的关键部分。如果使用缠绕的粒子编码加密密钥,那么任何尝试窃听和发现密钥的人都会改变纠缠状态,揭示自己(并警告他们应该使用另一个密钥的预期收件人)。

新研究昨天(15月15日)在线发表在线。

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