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(noticias nanowerk) Investigadores del Instituto de Computación Cuántica (IQC) de la Universidad de Waterloo han reunido dos conceptos de investigación ganadores del Premio Nobel para avanzar en el campo de las comunicaciones cuánticas.
Los científicos ahora pueden crear de manera eficiente pares de fotones entrelazados casi perfectamente a partir de fuentes de puntos cuánticos.
La investigación fue publicada en Física de la comunicación (“Estado de campana fotónica oscilante a partir de un punto cuántico semiconductor para distribución de claves cuánticas”).
![Un punto cuántico basado en indio](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64909_1.jpg)
Los fotones entrelazados son partículas de luz que permanecen conectadas incluso a largas distancias, y el Premio Nobel de Física de 2022 reconoció experimentos sobre este tema. Al combinar el entrelazamiento con puntos cuánticos, una tecnología que ganó el Premio Nobel de Química 2023, el equipo de investigación del IQC buscó optimizar el proceso de creación de fotones entrelazados, que tienen una variedad de aplicaciones, incluidas las comunicaciones seguras.
«La combinación de un alto grado de entrelazamiento y una alta eficiencia es necesaria para aplicaciones interesantes como la distribución de claves cuánticas o los repetidores cuánticos, que pretenden extender la distancia de la comunicación cuántica segura a una escala global o conectar computadoras cuánticas distantes», dijo el Dr. . Michael Reimer, profesor del IQC y del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Waterloo. «Experimentos anteriores sólo habían medido el entrelazamiento casi perfecto o la alta eficiencia, pero somos los primeros en cumplir ambos requisitos con un punto cuántico».
Al incorporar puntos cuánticos semiconductores en un nanocable, los investigadores crearon una fuente que produce fotones entrelazados casi perfectamente y 65 veces más eficientemente que trabajos anteriores.
Esta nueva fuente, desarrollada en colaboración con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá en Ottawa, puede excitarse con láseres para crear pares entrelazados cuando se le ordene. Luego, los investigadores utilizaron detectores de fotón único de alta resolución de Single Quantum en los Países Bajos para aumentar el grado de entrelazamiento.
“En el pasado, los sistemas de puntos cuánticos se han visto afectados por un problema llamado división de estructura fina, que hace que un estado entrelazado oscile con el tiempo. Esto significaba que las mediciones con un sistema de detección lento evitarían que se midiera el enredo”, dijo Matteo Pennacchietti, estudiante de doctorado en IQC y en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Waterloo. “Hemos superado esto combinando nuestros puntos cuánticos con un sistema de detección muy rápido y preciso. Básicamente, podemos crear una marca de tiempo de cómo se ve el estado entrelazado en cualquier punto durante las oscilaciones, y ahí es donde tenemos un entrelazamiento perfecto”.
Para visualizar futuras aplicaciones de comunicaciones, Reimer y Pennacchietti trabajaron con el Dr. Norbert Lütkenhaus y el Dr. Thomas Jennewein, miembros del cuerpo docente del IQC y profesores del Departamento de Física y Astronomía de Waterloo, y sus equipos. Utilizando su nueva fuente de entrelazamiento de puntos cuánticos, los investigadores simularon un método de comunicación segura llamado distribución de claves cuánticas, lo que demuestra que la fuente de puntos cuánticos es prometedora para el futuro de las comunicaciones cuánticas seguras.
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