Petr Steindl 使用单光子创建复杂的光结构。十几岁时，他想学习捷克诗歌，但最终还是选择了量子物理学。最近，他在为量子光学和量子点系统的论文辩护后获得了博士学位。“回想起来，我很高兴我换了领域。”
“简单地说，量子点是半导体材料的一个小岛，”Steindl澄清了他论文的主题。“因为它只有几纳米大小，所以它能感觉到量子效应，就像一个原子一样。研究人员将这个量子点放在光学微腔中，以更有效地操纵它。“你可以把这个空腔想象成两面镜子。激光在它们之间来回反射。量子点不喜欢与光相互作用，但光学腔使它更有可能，因为激光多次通过量子点。
像在房子里用砖头一样使用单光子
Steindl解释说，这种巧妙的设备可以用来产生单光子。“共振激光将量子点中的电子从其基能状态激发到更高的能量状态。当它回落到基态时，量子点会发射一个光子。微腔方便地将这个光子引导到我们设置的其余部分。然而，挑战在于将这种光子与激光分离。它具有与激光相同的波长，但偏振略有不同。您可以利用该特性来隔离光子。在攻读博士学位期间，我探索并改进了这项技术。
获得单光子只是Steindl研究的第一步。“当你拥有高质量的单光子时，它有点像一块砖头，”他举例说明自己的工作。“有了砖头，你就可以开始盖房子了。我的目标是将单个光子组合在一起，以构建复杂的光结构。例如，我们创建了几个纠缠光子的链。纠缠意味着它们是如此紧密地连接在一起，以至于你不能再独立于另一个光子来描述一个光子。我们希望更好地理解这些新的光状态。
量子技术的优势
Steindl说，他们的愿景是最终将这些新颖的光结构用于量子通信。“我们知道单光子对于安全和身份验证很有用。例如，您可以从分束器上的不同位置发送两个相同的单光子。如果这些光子以改变的状态到达或不是同时到达，你就知道有窃听者。这项研究也可能被证明对构建量子计算机有用。一个基本组件是量子门，但它们很难制造。这些对于 Steindl 所从事的结构来说是不必要的。
“我发现建造这些轻型结构真是太神奇了，”Steindl 热情地说。“有可能做到这一点的事实令人难以置信。我们可以在如此深的层次上理解物理学。虽然这很吸引人，但量子应用的潜力对我来说似乎是一种副作用。从文学转向量子也许是一大步，但它已经足够令人兴奋，可以花几年时间，我还没有厌倦它。
