Internet of things (IoT) möjliggör sammankoppling och dataöverföring mellan en uppsjö av fysiska objekt såsom terminalenheter, fordon, och byggnader som är inbäddade med elektronik, programvara, sensorer, ställdon, och nätverksanslutning. I optiska 5G- och 6G-nätverk, kommunikation med hög hastighet och låg latens möjliggör sammankoppling mellan en mängd olika slutpunkter via IoT. Vidare, kvantteknologier är på väg att omforma internets framtid genom att tillhandahålla betydligt snabbare och till stor del säkrare dataöverföring tack vare nya krypteringsprotokoll baserade på kvantlagar. Tumregeln för sådana nyckelapplikationer är att de alla kräver användning av laserkällor för att utföra komplexa uppgifter med ultrasnabb hastighet och för att möjliggöra bredband, säker och energieffektiv kommunikation.

För att uppnå dessa mål, Halvledarnanostrukturer med låg dimensionalitet som kvantpunkter och kvantstreck är en av de bästa attraktiva och heuristiska lösningarna för att uppnå högpresterande lasrar. I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och tillämpning , ett team av forskare, ledd av professor Frédéric Grillot från Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, Frankrike, och medarbetare har granskat sina senaste rön om nanostrukturerade lasrar med användning av en aktiv region gjord med kvantpunkts- och kvantstrecknanostrukturer. Studien visar vikten av att använda nanostrukturbaserade ljussändare och belyser vilken inverkan dessa fotoniska enheter har på industrin och samhället. Vikten av detta arbete utförs tack vare starka världsomspännande akademiska samarbetspartners alla experter inom kvantprickteknologi.

"Vi lyfter fram potentialen hos både kvantpunkts- och kvantstrecklasrar för lågbrusdrift eftersom de har en låg populationsinversionsfaktor och minskat förstärkt spontant emissionsbrus samt låg linjebreddsförstärkningsfaktor. Lasrar med smal linjebredd och låg relativ intensitetsbrus behövs för en sammanhängande kommunikation, optiska atomur, frekvenssyntes, högupplöst spektroskopi och distribuerade avkänningssystem."

"På grund av den snäva integrationsnivån av flera optoelektronikkomponenter på ett fotoniskt chip, heterogent integrerade hybridhalvledarlasrar på kisel är mer reflektionskänsliga. Vi har bevisat den utmärkta stabiliteten mot optisk återkoppling av de epitaxiella kvantpunktslasrarna, vilket är den största bedriften någonsin för att driva utvecklingen av isoleringsfria sändningar på kiselchips", tillade de.

"En annan speciell egenskap hos kvantprickar är resultatet av deras stora optiska olinjäriteter med snabb svarshastighet. Genom att använda en enda sektion av kvantpunktslasrar direkt odlade på kisel, det är möjligt att uppnå tillräcklig omvandlingseffektivitet för fyrvågsblandning för att demonstrera självlägeslåsning med pulslängd under pikosekunder och kHz frekvenskamlinjebredd."

"Framtidsperspektiv kan överväga att använda kvantprickar i kvantteknologier som för sammanhängande och klämmande ljustillstånd. I synnerhet, klämtillstånd kan användas för att ersätta skottbrus-begränsade laserkällor varvid oscillator med ultralågt brus som arbetar under standardkvantgränsen är mycket meningsfullt inom metrologi, spektroskopi och för eventuella precisionsmätningar. Förutom, i kvantnyckelfördelning som förlitar sig på intrasslade fotoner, en stor klämbandbredd är önskvärt för att uppnå höghastighetsdataöverföringar", förutspår forskarna.

"Baserat på resultaten som rapporteras i den här artikeln, vetenskapsmän, forskare, och ingenjörer kan komma med en välgrundad bedömning när det gäller att använda egenmonterade nanostrukturer för applikationer som sträcker sig från kiselbaserade integrerade teknologier till kvantinformationssystem."