얽힌 광자 소스, 반도체 나노와이어에 내장된 인듐 기반 양자점(왼쪽), 얽힌 광자가 나노와이어에서 효율적으로 추출되는 방법의 시각화(제공: 워털루 대학교)

얽힌 광자는 먼 거리에서도 연결되어 있는 빛의 입자이다. 연구팀은 얽힘을 양자점과 결합함으로써 얽힌 광자를 생성하는 과정을 최적화하는 것을 목표로 했다.

"이 조합은 안전한 양자 통신의 거리를 글로벌 규모로 확장하거나 원격 양자 컴퓨터를 연결하기 위해 구상되는 양자 키 분배 또는 양자 중계기와 같은 흥미로운 애플리케이션에 필요하다."고 IQC 및 워털루 전기 및 컴퓨터 공학과 교수인 마이클 라이머 박사는 말했다.

"이전 실험에서는 거의 완벽한 얽힘이나 높은 효율 중 하나만 측정했지만 우리는 양자점을 통해 두 가지 요구 사항을 모두 달성한 최초의 사례이다."

이 연구는 최근 커뮤니케이션 피직스(Communications Physics) 저널에 게재되었다.

거의 완벽에 가까운 얽힌 광자

연구진은 반도체 양자점을 나노와이어에 내장함으로써 이전 연구보다 65배 더 효율적으로 거의 완벽하게 얽힌 광자를 생성하는 소스를 만들었다.

이 새로운 소스는 레이저로 활성화되어 명령에 따라 얽힌 쌍을 생성할 수 있다. 그런 다음 연구진은 고해상도 단일 광자 검출기를 사용하여 얽힘 정도를 높였다.

보안 통신

미래 통신 애플리케이션을 선보이기 위해 연구원들은 새로운 양자점 얽힘 소스를 사용하여 "양자 키 분배"로 알려진 보안 통신 방법을 시뮬레이션했다. 이는 양자점 소스가 보안 양자 통신의 미래에 중요한 가능성을 가지고 있음을 입증했다.