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新发现!SiC可用于安全量子通信
2020-09-22 [13152]

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用于单光子作为量子位的载体可以在量子数据传输期间构建可信的安全性。研究人员找到,目前可以通过某现有材料创建一个系统,能在常温条件下可信地产生单光子。来自莫斯科物理技术学院(MIPT)的一个研究小组展出通过用于基于碳化硅(SiC)光电子半导体材料的单光子升空二极管,每秒可以升空多达数十亿个光子。

研究人员更进一步指出,SiC色心的电致发光可用作将无条件的安全性量子通信线路中的数据传输速率提升到1Gbps以上。量子密码术与传统的加密算法有所不同,它依赖物理定律。在不转变完整信息的情况下,是无法拷贝不得而知的量子态的。

这意味著如果不告诉发送者和接收者信息,量子通信线路就会受到影响。单光子的产生对于安全性量子传输是很最重要的;否则,监听方可能会截击其中一个升空的光子,从而取得该消息的具体情况。

MIPT团队专心于SiC的色心-碳化硅晶格结构中的一个点缺陷,它可以在没缺失的情况下升空或吸取半透明材料波长的光子。该小组研究了在电唤起的情况下碳化硅颜色中心单光子升空的物理过程。研究人员指出,在室温下,碳化硅的色心可以高于任何其他电子掌控下的量子发光体。

通过用于理论方法和数值仿真,研究人员找到,在室温下,PINSiC单光子升空二极管的光子升空速率有可能多达每秒5Gcounts,这相比之下低于用于电子驱动的金刚石色心或外延量子点可以构建的速率。据研究人员讲解,这些找到有可能为研发简单的光子量子器件奠下基础,这些器件可以在发展完备的CMOS相容工艺流程中生产。

研究人员认为,在单光子升空的亮度方面,可能会找到与SiC相媲美的新材料。然而,与SiC有所不同,新材料将必须新的工艺流程才能用作设备的大规模生产。相比之下,基于SiC的单光子源与CMOS技术相容,而后者是生产电子集成电路的标准。

这使得SiC沦为建构量子通信的超宽带、无条件安全性数据通信线路的有前景的材料。该研究成果公开发表在npjQuantumInformation期刊上。

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