某些半导体结构，即所谓的量子点，可能是构成量子通信的基础？
一个有效的光-物质界面，可能构成量子通信的基础。然而，在生长过程中形成的某些结构会干扰信号。某些半导体结构，即所谓的量子点，可能构成量子通讯的基础，它们是物质和光之间的有效接口，由量子点发射的光子(光粒子)可以远距离传输信息。
然而，在制造量子点的过程中，结构是默认形成的，这会干扰通信。巴塞尔大学、鲁尔-波鸿大学和福尔森斯琴特姆-朱利奇科学家，现在已经成功地消除了这些干扰，其研究成果发表在《通信物理学》上。
能够远距离传输信息的光粒子如果研究人员锁定一个电子和一个电子空穴，在一个电子应该存在的位置，在一个狭窄的空间内带正电，电子和电子空穴一起形成激发态。当它们重新结合时，激发态消失，产生光子。波鸿大学应用固态物理学主席阿恩·路德维希博士说：这种光子可能可以作为远距离量子通信的信息载体。
量子点是在半导体材料砷化铟中产生的，研究人员在砷化镓衬底上生长这种材料。在这个过程中，一个光滑的砷化铟层在，只有一个半原子层的厚度下形成，这就是所谓的浸润层。随后，研究人员制造了直径为30纳米、高度为几纳米的小岛，这些是量子点。
来自浸润层的干涉光子在第一步中必须沉积的浸润层会引起问题，因为它也含有被激发的电子空穴，电子空穴会衰变并可能释放光子。在润湿层中，这些状态比量子点更容易衰变。然而，在这个过程中产生的光子不能用于量子通信，相反，它们会在系统中产生静态噪声。
波鸿大学应用固态物理系主任Andreas Wieck解释说：浸润层覆盖了整个表面，而量子点只覆盖了半导体芯片的千分之一，这就是为什么干涉光大约比量子点发出的光强1000倍。浸润层以略高于量子点的频率和强度辐射光子。就好像量子点发出的是腔体音高A，而浸润层发出的是比腔体音高高1000倍的B。
附加层消除干扰通过只激发所需的能量状态来忽略这些干扰，然而，如果量子点被用作量子应用的信息单位，那么用更多的电子给它们充电可能是理想的。但在这种情况下，浸润层的能量水平也会同样激发。研究小组现在通过在浸润层的量子点之上，增加一层砷化铝层来消除这种干扰。因此，润湿层中的能量状态被移除，这反过来又降低了电子和电子空穴重新组合并发射光子的可能性。
博科园｜研究/来自：鲁尔-波鸿大学
参考期刊《通信物理》
DOI: 10.1038/s42005-019-0194-9
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