用「光」做成磚頭　堆砌複雜量子通信網路

編譯／高晟鈞

單光子物理學是一個相對較新的領域。20世紀70年代時，物理學家首次成功分離出光子，儘管當時的技術還不是非常的穩定。

如今，Petr Steindl成功使用單光子創建了複雜的光結構。他表示：「量子點就像在半導體材料中，一座尺寸只有幾奈米的小島。它能夠像原子一樣感受到量子效應。透過將這座小島放置在光學微腔中，便可以有效操縱它。」

光學微腔是由兩端為反射面，其中為間隔層或光學介質形成的結構，尺寸通常為幾奈米厚。微腔就像是兩個面對面的鏡子，光會在其中來回反射。由於量子點不喜歡與光相互作用，而微腔的環境能使光子多次通過量子點，使其更容易與光作用。另外，微腔中的光子能以高速噴射，確保其更好地保持狀態，產生更高質量的單光子。

這種巧妙的裝置可以用來生產單光子。諧振光會將量子點中的電子激發到更高的能態，而當其回落基態時，量子點會發射出一個光子，而微腔會將其引導到裝置的其他部分。

獲得單光子只是該研究的第一步。Steindl博士表示：「光粒子就像一顆顆磚頭，當你有了磚塊，便可以開始建造房子。我的目標是希望結合光子來建造複雜的光結構。例如：創建一個由多個糾纏光子組成的鏈。」

Steindl博士希望用這種新穎的「光子磚塊」，搭建出強而有力的量子通信網路。「我們都知道單光子對身分驗證與通信安全有很大的幫助。例如：你可以從分束器上的不同位置發送兩個相同的單光子，如果這些光子以改變的狀態，或不同的時間抵達，你就知道有人或許在竊聽。」
資料來源:Phys.org

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