专利名称：InAs/InP量子点纠缠光源及远程光纤通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种量子信息技术，尤其涉及一种InAs/InP量子点纠缠光源及远程光纤通 信系统。
背景技术：
纠缠光源在量子信息中有广泛而重要的应用，如量子隐态传输、量子密码和分布式量 子计算，等等。传统产生纠缠光子对是通过参量光下转换方法实现的，这种方法是概率性 的，效率低，并且会产生多余光子对，降低了量子计算、通讯的可靠性与安全性。利用半 导体量子点的双激子自发辐射过程可以产生确定性的纠缠光子对，因而比参量光下转换方 法有根本性的优势。
如图1所示，为量子点纠缠光源原理图，图中，H和V分别为光子的两个偏振方向， FSS (fine structure splitting)为激子的精细结构。
双激子态可以跃迁到激子态放出一个光子；激子态再跃迁至基态放出另一个光子。这 个跃迁过程可以有两条不同的路径，分别放出偏正方向不同(H和V)的两对光子。如果这 两条跃迁途径不可区分，将得到一个纠缠光子对。跃迁途径不可区分要求不同偏振方向的 光子能量差(激子的精细结构)非常小(约几个微伏)。
现有技术中，使用InAs/GaAs量子点作为纠缠光源，其激子的精细结构约为几十个微 伏，远大于纠缠光产生条件，利用退火或加强磁场等方法可以降低InAs/GaAs量子点的激子 的精细结构，但同时会带来其他一些问题，如退火后量子点的背景辐射会增强，从而降低 了光源的品质。
上述现有技术至少存在以下缺点
参量光下转换法得到的纠缠光子对是非确定性的，使量子计算、通讯的可靠性与安全 性较低，且lnAs/GaAs量子点的发光波段不在1.55微米的通讯波段附近，因而不适用于光纤
远程通讯o
发明内容
本发明的目的是提供一种量子计算、通讯的可靠性与安全性高，且适用于光纤远程通讯的InAs/InP量子点纠缠光源及远程光纤通信系统。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的InAs/InP量子点纠缠光源，该纠缠光源采用InAs/InP量子点。
本发明的远程光纤通信系统，该远程光纤通信系统包括上述的InAs/InP量子点纠缠光源。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的InAs/InP量子点纠缠光源及远 程光纤通信系统，由于纠缠光源采用InAs/InP量子点，其激子的精细结构很小，容易实现 纠缠光，量子计算、通讯的可靠性与安全性高，且适用于光纤远程通讯。
图l为量子点纠缠光源原理图2a为本发明的具体实验例中InAs/GaAs量子点的激子精细结构随激子能量分布图； 图2b为本发明的具体实验例中InAs/InP量子点的激子精细结构随激子能量分布图； 图3a为本发明的具体实验例中InAs/GaAs量子点的激子精细结构分布图； 图3b为本发明的具体实验例中InAs/InP量子点的激子精细结构分布图。
具体实施例方式
本发明的InAs/InP量子点纠缠光源，其较佳的具体实施方式
是，该纠缠光源采用 InAs/InP量子点。
InAs/InP量子点包括InP覆盖层，也可以在InP覆盖层中添加Ga或其它的元素等，形成
A会
本发明的远程光纤通信系统，其较佳的具体实施方式
是，该远程光纤通信系统包括上 述的InAs/InP量子点纠缠光源。
本发明选用InAs/InP量子点体系作为纠缠光源，通过理论计算表明InAs/InP量子点的 激子精细结构非常小，易产生纠缠光，且其发光波长在1.55微米通讯波段，特别适合作远 程光纤通讯的纠缠光源。
可以通过微观赝势理论计算激子的能量和精细结构，具体方法包括步骤-首先，通过valence force field (VFF)方法优化量子点的结构； 然后，求解薛定谔单电子方程，得到电子和空穴的单电子能级和波函数； 之后，利用组态相互作用的方法(CI)计算解激子的多体方程，得到激子能量和精细 结构。能够正确处理量子点的结构对称性，因而能得到精确的激子精细结构。具体实验例-
计算了184个不同形状(包括棱形、圆台形和拉伸的棱形、圆台形等)和尺寸 InAs/GaAs和lnAs/InP量子点的激子能量和精细结构，得到如下的实验结果
如图2a、图2b所示，分别为InAs/GaAs量子点与InAs/InP量子点的激子精细结构随激 子能量分布图。
如图3a、图3b所示，分别为InAs/GaAs量子点与InAs/InP量子点的激子精细结构分布图。
实验结果表明
InAs/InP量子点的激子具有很小的精细结构，其激子的精细结构在-4到6微伏，远小 于lnAs/GaAs量子点精细结构，易产生纠缠光，量子计算、通讯的可靠性与安全性较高； InAs/InP量子点的发光谱在1.55微米左右，适用于光纤远程通讯。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种InAs/InP量子点纠缠光源，其特征在于，该纠缠光源采用InAs/InP量子点。
2、 根据权利要求l所述的InAs/InP量子点纠缠光源，其特征在于，所述InAs/InP量子 点包括InP覆盖层。
3、 根据权利要求2所述的InAs/InP量子点纠缠光源，其特征在于，所述InP覆盖层含 有Ga。
4、 一种远程光纤通信系统，其特征在于，该远程光纤通信系统包括权利要求l、 2或3 所述的InAs/InP量子点纠缠光源。
全文摘要
本发明公开了一种InAs/InP量子点纠缠光源及远程光纤通信系统，纠缠光源采用InAs/InP量子点，其激子具有很小的精细结构，在-4到6微伏，易产生纠缠光，量子计算、通讯的可靠性与安全性高；InAs/InP量子点的发光谱在1.55微米左右，可适用于光纤远程通讯。
文档编号H01L33/00GK101640243SQ20091009063
公开日2010年2月3日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者何力新, 李传锋, 艾里克斯·宗格, 郭光灿, 明 龚 申请人:中国科学技术大学