《과학기술력은 국가의 가장 중요한 전략적자원이며 사회발전의 강력한 추동력입니다.》
일반적으로 량자망은 여러개의 통로들을 가지며 따라서 단일포톤들을 한 통로에서 다른 통로들에로 전송하는 다중통로량자경로기에 대한 연구는 중요한 문제로 나선다. 지금까지 여러개의 접합점들을 가지는 다중통로에 결합된 량자점들을 리용한 단일포톤량자경로화체계는 아직 제안된것이 없다.
이로부터 우리는 다통로플라즈몬도파관들과 결합된 량자방출기들로서 3개의 량자점들을 리용하여 단일플라즈몬에 대한 량자경로기의 새로운 방안을 제기하였다. 우리는 실공간하밀토니안모형을 통하여 3개의 량자점들과 플라즈몬도파관들로 이루어지는 혼합계의 입사단일플라즈몬들에 대한 경로화특성을 리론적으로 연구하였다.
연구에서 제안된 계는 그림에 보인바와 같이 3개의 량자점들로 구성되여있는데 이 량자점들은 한개의 무한플라즈몬도파관(통로 a)과 3개의 반무한플라즈몬도파관들(통로 b, c, d)사이의 접합점에 놓인다. 여기서 모든 도파관들은 실례로 금속나노선이 될수 있다. 3개의 량자점들(QD-1, QD-2, QD-3)은 무한통로 a의 위치들(z=0, L, 2L)에 각각 놓여있으며 다른 반무한통로들(b, c, d)은 그 위치에서 무한통로와 련결되여있다. 또한 단일플라즈몬들이 통로 a의 왼쪽으로부터 입사해들어온다고 가정한다.
여기서 고찰되는 혼합계의 전하밀토니안은 H=HQD+HPW+HQD-PW으로 쓸수 있다. 첫 항은 3개의 량자점들의 하밀토니안을 묘사하고 두번째 항은 b, c, d 모든 도파관통로들에서 전파하는 단일플라즈몬의 자유하밀토니안을 묘사하며 세번째 항은 량자점과 플라즈몬도파관통로들에서 전파하는 단일플라즈몬사이의 호상작용을 나타낸다. 회전파근사를 리용하여 실공간방법에서 우에서 설명한 하밀토니안들을 얻을수 있다.
우리는 량자점들과 통로들사이 결합세기들, 량자점들사이 간격과 단일플라즈몬들의 입사주파수 등과 같은 파라메터들을 조절하여 반무한 통로들에로의 이송률들이 등확률 또는 완전이송으로 될수 있다는것을 확증하였다.
또한 제기된 계에서 반무한통로들이 주파수선택성들을 나타낸다는것을 론증하였다.
이러한 경로화특성에 기초하면 연구에서 제기된 방안은 파장분할다중형 량자경로기를 실현하기 위한 실현가능한 방안이며 그것은 량자장치들과 량자정보처리를 설계하는데 도움을 줄것이다.
연구결과는 Springer출판사의 잡지《Journal of Low Temperature Physics》에 《Wavelength Division Multiplexing-Like Quantum Routing for Single Plasmons in the Quantum Dots-Waveguides Hybrid System》(https://doi.org/10.1007/s10909-022-02812-x)의 제목으로 출판되였다.
