由明斯特大学制作
如果用两种不同颜色的激光来激发一个量子系统(示意性地显示在左边)，它可以通过一个向上摆动的过程来激发
这相当于量子系统中的螺旋运动
学分:明斯特大学 在“第一次量子革命”——激光和原子钟等设备的发展——之后，“第二次量子革命”目前正如火如荼地进行着
来自世界各地的专家正在开发基于量子物理的全新技术
一个关键的应用是量子通信，在量子通信中，信息以光的形式被写入和发送
对于许多利用量子效应的应用，光必须处于某种状态——即单光子状态
但是产生这种单光子态的最好方法是什么呢？在《PRX量子杂志》上，来自明斯特、拜罗伊特和柏林(德国)的研究人员提出了一种全新的制备量子系统的方法，以开发量子技术的组件
在专家看来，使用量子系统来产生单光子态是很有希望的
这种量子系统的一个众所周知的例子是量子点
这是一种半导体结构，只有几纳米大小
量子点可以用激光脉冲来控制
尽管量子点具有与原子相似的性质，但它们嵌入在晶体基质中，这对于应用来说通常更实用
“量子点非常适合产生单个光子，这是我们几乎每天都在实验室里做的事情，”博士说
托拜厄斯·海因德尔在柏林技术大学经营着一个量子通信实验实验室
“但仍有很大的改进空间，尤其是在将这项技术从实验室转移到实际应用方面，”他补充道
必须克服的一个困难是从激发激光脉冲中分离出产生的单个光子
在他们的工作中，研究人员提出了一种全新的方法来解决这个问题
该研究的主要作者、明斯特大学的托马斯·布拉希特解释说:“这种激发利用了量子系统中的一个摆动过程。”
“为此，我们使用一个或多个激光脉冲，其频率与系统中的频率相差很大
这使得光谱过滤非常容易
" 在量子通信中，光子在量子系统(爱丽丝)中产生，并通过光缆传输到探测器系统(鲍勃)
信用:德国物理技术学院和柏林理工大学 科学家将“摆动过程”定义为量子系统中被激光激发的粒子的一种特殊行为——电子，或者更准确地说，电子-空穴对(激子)
这里，使用来自几乎同时发射光脉冲的两个激光器的激光
作为脉冲相互作用的结果，发生了快速调制，并且在每个调制周期中，粒子总是被激发一点，但是随后再次向基态倾斜
然而，在这个过程中，它不会回落到以前的水平，而是随着每次挥杆的上升而被更强烈地激发，直到达到最大状态
这种方法的优点是激光与受激粒子发射的光不具有相同的频率
这意味着从量子点产生的光子可以被清楚地分配
该团队在量子系统中模拟了这一过程，从而为实验实施提供了指导
副教授Dr
领导这项研究的多丽丝·瑞特
为了能够在量子通信中使用光子，它们必须具备某些特性
此外，量子系统的任何制备都不应受到环境过程或破坏性影响的负面影响
在量子点中，特别是与周围半导体材料的相互作用对于这种制备方案来说通常是一个大问题
“我们的数值模拟表明，在摆动过程后产生的光子的性质与产生单个光子的既定方法的结果相当，但后者不太实用，”教授补充道
马丁·阿克斯特是拜罗伊特研究小组的负责人
这项研究构成了理论工作
然而，由于理论小组和实验小组之间的合作，该提议非常接近现实的实验实验室条件，作者相信该方案的实验实施将很快成为可能
有了他们的结果，研究人员朝着发展未来的量子技术又迈进了一步
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