論文の概要: Quantum dots for photonic quantum information technology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.04229v1
- Date: Fri, 8 Sep 2023 09:34:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-11 13:43:04.019904
- Title: Quantum dots for photonic quantum information technology
- Title(参考訳): フォトニック量子情報技術のための量子ドット
- Authors: Tobias Heindel, Je-Hyung Kim, Niels Gregersen, Armando Rastelli,
Stephan Reitzenstein
- Abstract要約: 我々は、フォトニック量子情報技術における量子ドット(QD)の大ポテンシャルについて深く論じる。
QDは、量子通信ネットワークとフォトニック量子コンピュータの実装のための重要なリソースを形成する。
量子光源と1つのQDを有効成分として含むフォトニック量子回路に最も有望な概念を提示する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The generation, manipulation, storage, and detection of single photons play a
central role in emerging photonic quantum information technology. Individual
photons serve as flying qubits and transmit the quantum information at high
speed and with low losses, for example between individual nodes of quantum
networks. Due to the laws of quantum mechanics, quantum communication is
fundamentally tap-proof, which explains the enormous interest in this modern
information technology. On the other hand, stationary qubits or photonic states
in quantum computers can potentially lead to enormous increases in performance
through parallel data processing, to outperform classical computers in specific
tasks when quantum advantage is achieved. Here, we discuss in depth the great
potential of quantum dots (QDs) in photonic quantum information technology. In
this context, QDs form a key resource for the implementation of quantum
communication networks and photonic quantum computers because they can generate
single photons on-demand. Moreover, QDs are compatible with the mature
semiconductor technology, so that they can be integrated comparatively easily
into nanophotonic structures, which form the basis for quantum light sources
and integrated photonic quantum circuits. After a thematic introduction, we
present modern numerical methods and theoretical approaches to device design
and the physical description of quantum dot devices. We then present modern
methods and technical solutions for the epitaxial growth and for the
deterministic nanoprocessing of quantum devices based on QDs. Furthermore, we
present the most promising concepts for quantum light sources and photonic
quantum circuits that include single QDs as active elements and discuss
applications of these novel devices in photonic quantum information technology.
We close with an overview of open issues and an outlook on future developments.
- Abstract(参考訳): 単一光子の生成、操作、保存、検出は、新しいフォトニック量子情報技術において中心的な役割を果たす。
個々の光子は空飛ぶ量子ビットとして機能し、量子ネットワークの個々のノード間で高速かつ低損失で量子情報を送信する。
量子力学の法則により、量子通信は基本的にタップ耐性があり、現代の情報技術に対する大きな関心を説明する。
一方、量子コンピュータにおける定常量子ビットやフォトニック状態は、並列データ処理による性能の大幅な向上につながる可能性があり、量子優位性が達成されたときの特定のタスクにおける古典的コンピュータよりも優れている。
本稿では、フォトニック量子情報技術における量子ドット(qds)の最大ポテンシャルについて深く論じる。
この文脈では、QDは1つの光子をオンデマンドで生成できるため、量子通信ネットワークとフォトニック量子コンピュータの実装のための重要なリソースを形成する。
さらに、qdsは成熟した半導体技術と互換性があり、量子光源や集積フォトニック量子回路の基礎となるナノフォトニクス構造に比較的容易に統合できる。
本稿では,最近の数値計算手法とデバイス設計の理論的アプローチ,量子ドットデバイスの物理的記述について述べる。
次に、エピタキシャル成長とqdsに基づく量子デバイスの決定論的ナノプロセッシングのための最新の手法と技術解を提案する。
さらに,単一qdを有効成分として含む量子光源とフォトニック量子回路について,最も有望な概念を示し,フォトニック量子情報技術におけるこれらの新しいデバイスの適用について論じる。
我々は、オープンな問題の概要と将来の発展の展望を詳述する。
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