Toshiba maakt CMos-ledje voor verstrengelde fotonen

De universiteit van Cambridge en Toshiba Research Europe zijn erin geslaagd om een led te ontwerpen die paren van verstrengelde fotonen produceert. De lichtbron is te fabriceren met conventionele CMos-processen en daardoor geschikt voor massaproductie. Daarmee is het een belangrijke stap op weg naar het commercieel toepassen van kwantumverstrengeling voor bijvoorbeeld cryptografie, of wat verder in de toekomst, kwantumcomputers. Tot nu toe vereiste de productie van verstrengelde fotonen een specialistische opstelling met lasers en kristallen. De onderzoekers publiceerden hun werk in Nature.

Verstrengeling is een kwantumverschijnsel dat, zoals de meeste van dit soort effecten, de intuïtie tart. Het lot van de deeltjes in een verstrengeld paar is een-op-een met elkaar verbonden in een toestand die superpositie wordt genoemd. De meting aan een van de deelnemers van het paar dwingt niet alleen dat deeltje tot een bepaalde toestand, maar ook zijn compagnon. Dit gebeurt tegelijkertijd, ook over zeer grote afstanden. Als bijvoorbeeld de polarisatie van een foton gemeten wordt, neemt het begeleidende lichtdeeltje dezelfde polarisatie aan.

Voor hun verstrengelde-fotonled bouwden de onderzoekers een kwantumdot in het lampje in. Dit bolletje halfgeleidend materiaal is zo klein is dat het precies twee elektron-gat-paren kan afvangen in de led, die vervolgens recombineren tot een fotonpaar. Door de afmetingen en dikte van de kwantumdot te optimaliseren, hebben beide fotonen hetzelfde energieniveau, waardoor verstrengeling kan ontstaan.