导读：量子点有望成为构建量子通信的基础。它是光与物质之间的有效媒介，量子点发射的光子携带的信息可以传播很远的距离。然而，量子点的固有结构对通信也存在一定的干扰。研究人员现在已经成功地消除了这一干扰。
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光与物质之间的有效媒介是构建量子通信的基础。然而，量子点在形成后的特定结构对光信号有一定的干扰。
特定的半导体结构，所谓的量子点，可能是未来构建量子通信的基础。然而，量子点的固有结构对通信也存在一定的干扰。University of Basel, Ruhr-Universität Bochum, 以及 Forschungszentrum Jülich三家机构组成的研究团队现在已经成功地消除了这一干扰，他们的科研成果已经发表在Communications Physics期刊上。
- 可以远距离传输信息的光粒子
研究人员可以将半导体材料中的电子与电子空穴（在电子消失的位置上的一个正电荷）限制在很小的区域来实现量子点的制作。电子与电荷处于激发态，当电子与空穴结合，激发态消失并产生一个光子。“光子可以作为量子通信中信息大距离传输的载体”。 来自Bochum的应用固体物理实验室主任Arne Ludwig博士说。
量子点是在Bochum用半导体材料砷化铟合成的。研究人员在砷化镓基底上来长量子点。在量子点制作的过程中，光滑的砷化铟形成了约为一个半原子厚的薄层，就是所谓的wetting layer。随后，研究人员长出直径约为30nm，高度为几个nm的“小岛”，这就是所谓的量子点。
- Wetting layer对光子的干扰
在第一步堆积的wetting layer会产生问题，因为，其中包含激发态的电子与空穴，退激发会辐射出光子，这个过程在量子点中的wetting layer是比较容易发生的。在这个过程辐射出的光子是不能用于量子通信的，因此，它将会在通信系统中产生稳定的噪声。
“覆盖半导体芯片的整个表面，而量子点只是覆盖了半导体芯片表面的千分之一，干扰光大约是量子点发射光强的千倍”。Bochum的应用固体物理实验室的领导Andreas Wieck解释道。“wetting layer辐射的光子频率、能量都较量子点辐射的光子高，这就好像如果量子点的音高是A，而wetting layer发出一个音高是其千倍的B”。
- 引入其它层消除干扰
“我们已经可以通过选择性的激发所需的能量状态来消除干扰”，来自University of Base大学的Matthias Löbl说道。“然而，如果量子点在量子应用中被作为信息单元。用更多的电荷给它们充电是理想的。但是，在这种情况下，wetting layer中的能级依然是处于激发态的”，Arne Ludwig补充道。
研究团队已经通过在wetting layer上的量子点上加一层砷化铝来消除干扰。这样在wetting layer中的能量态有所改变，使电子-空穴不易结合辐射出光子。
[1] Ruhr-University Bochum. "Light-matter interaction without interference." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 August 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190823204935.htm
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