Квантовое распределение ключей для защищённых систем передачи данных, а также технологии оптических квантовых вычислений опираются на кодирование информации одиночными фотонами – «летающими кубитами». Дальнейшее развитие этих квантовых технологий возможно при реализации квантовой запутанности между кубитами путем создания многофотонных запутанных состояний. Одним из наиболее эффективных способов достижения этого является запутывание фотонов через спин резидентного носителя заряда в квантовой точке (КТ).

Работа, выполненная в ФТИ им. А.Ф. Иоффе, посвящена исследованию спин-фотонной запутанности в одиночных эпитаксиальных КТ InAs/GaAs, помещённых в оптический микрорезонатор (рис. 1а). Было показано, что данные точки обладают «скрытой» анизотропией, обусловленной как собственно кристаллической решёткой материала полупроводниковой КТ, так и механическими напряжениями в ней. Контроль над скрытой анизотропией – ключ к контролированию процесса генерации многофотонных состояний через спин-фотонное запутывание. Однако она не проявляется при рутинном измерении большинства параметров источника одиночных фотонов. Для её экспериментального исследования была реализована измерительная схема, основанная на коррелированном счёте пар циркулярно поляризованных фотонов, излучаемых КТ при линейно поляризованном непрерывном оптическом возбуждении и приложении магнитного поля. В результате продемонстрирована возможность управления степенью спин-фотонной запутанности за счёт выбора специфических направлений поляризации возбуждения и магнитного поля относительно кристаллографических осей образца. В модельных экспериментах получено изменение степени запутанности в диапазоне 27-88% (рис. 1б), а её максимальное значение соответствует чрезвычайно высокой точности генерации спин-фотонного белловского состояния, достигающей 94%. Проведённый теоретический анализ позволяет использовать данную методику контроля для оптимизации протокола генерации многофотонных запутанных состояний и повышения точности их приготовления.

Публикации

1. [1] Y. Serov et al., Physical Review Applied, 23, 044019, 2025