由巴倫西亞大學材料科學研究所（ICMUV）領導的一個國際團隊開發(fā)出了一種光學量子開關，可以改變光子的發(fā)射特性，光子是電磁輻射的粒子。這種新器件具有超快的開關時間和非常低的能耗，與其他設計相比，它可以在各種半導體平臺上實現(xiàn)，在當前量子技術中具有很大的應用價值，其研究成果已發(fā)表在《通信物理》期刊上，報告了這種光子開關的設計、建造、實驗測量和模擬。

工作原理是基于納米結(jié)構(gòu)半導體量子限制技術，這是一種納米級能夠吸收和發(fā)射光的小結(jié)構(gòu)。這些材料的光學性質(zhì)被稱為量子點，類似于孤立原子的光學性質(zhì)，其光發(fā)射發(fā)生光子對光子的發(fā)射。它們對于發(fā)展量子技術非常有趣，因為孤立的光子或成對的光子，可以用來重現(xiàn)重疊或糾纏的條件。目前，這一領域的科技挑戰(zhàn)之一是開發(fā)能夠用光子進行操作邏輯門和光學電路。

從而在量子描述下對信息進行傳輸和修改。因此，需要能夠單獨影響光子發(fā)射的工具和材質(zhì)。在所有這些裝置中，那些利用光操縱和控制光子的裝置非常有趣，因為可以建造鏈式系統(tǒng)，或者它們可以代表能源消耗的大幅減少，全光設備就是這種情況。這項研究的主要想法是與佛羅倫薩大學和歐洲非線性光譜實驗室的研究人員馬西莫·古里奧利合作產(chǎn)生。

在此基礎上，根據(jù)照明激光器的功率和顏色研究了砷化銦(InAs)量子點中電荷的積累和飽和過程。新器件的突出特性之一是，在臨時開關旁邊，如果使用兩個不同的激光器，則可以添加發(fā)射光子的顏色（波長）切換。這種特性能讓科學家們考慮按波長復用光子的設備（組合傳輸介質(zhì)中的兩個或多個信息通道），使得光子每種顏色都與這些通道中的一個相關聯(lián)。

最后，器件運行的物理原理可以通過許多其他量子限制納米結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，所以這種新的設計代表了一種可以在各種半導體平臺上實現(xiàn)的通用方案。研究包括巴倫西亞大學材料科學研究所（ICMUV）的光電材料和器件部門(UMDO)，該部門由應用物理和電磁系教授胡安·P·馬丁內(nèi)斯·帕斯特(Juan P.Martínez Pastor)領導。

該裝置的主要材料是由意大利CNR研究員Luca Saravalli的團隊制造，而其操作的模擬是通過與澳大利亞ARC工程量子系統(tǒng)(EQUS)的Mattias Johnsson和Thomas Volz合作進行，Guillermo Mu?oz在過去三年中一直在EQUS擔任高級研究員。單半導體量子點已被廣泛用于演示高純單光子的確定性發(fā)射。

這些納米結(jié)構(gòu)的單光子發(fā)射性能已經(jīng)變得非?？煽兀芯刻峁┝烁咚降墓庾硬豢煞直婧土炼?。最終，量子技術將需要開發(fā)一套設備來操縱和控制光子的狀態(tài)。新研究測量并模擬了一種新穎的全光路徑來切換單個半導體量子點中激子躍遷發(fā)出的單光子流。采用雙非共振激勵泵浦方案設計了一種具有GHz速度、高差值對比度、超低功耗和高單光子純度的開關器件。

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