Физики из Национального института стандартов и технологий и Мэрилендского университета (оба — США) показали, что традиционные квантовые точки, которые находятся в поле излучения лазера, могут служить надежным источником связанных пар фотонов.

Квантовые точки представляют собой наноразмерные фрагменты полупроводника, движение носителей заряда в котором ограничено по всем трем направлениям. В таких структурах наблюдается образование квазичастиц: экситонов, связанных состояний электрона и дырки, и биэкситонов, состоящих, как несложно догадаться, из пары экситонов. Свойства квазичастиц в подобных низкоразмерных системах рассматриваются в обзорной статье доктора физико-математических наук Рубена Сейсяна, опубликованной в «Соросовском образовательном журнале».

При разрушении биэкситона, время жизни которого невелико, испускаются два фотона. Процесс распада квазичастицы может идти двумя путями, которые соответствуют разным состояниям поляризации испущенных фотонов. Если в обоих случаях на каждой стадии процесса энергия будет уменьшаться на одну и ту же величину (пути распада окажутся идентичны), фотоны приобретут свойство «запутанности»: выводы об их поляризации можно будет сделать только после измерения.

Дефекты структуры квантовых точек, однако, создают отличия в расположении энергетических уровней, и связать кванты света друг с другом не удается. Экспериментаторам приходилось изучать большое количество квантовых точек в надежде обнаружить такую, дефекты которой обеспечивали идентичность энергетической структуры двух путей разрушения биэкситонов.

Американские ученые решили эту проблему, направив на квантовые точки, созданные на основе арсенида индия-галлия InGaAs, излучение непрерывного лазера. Внешнее поле создало условия для проявления эффекта Штарка: энергетические уровни, соответствующие одному из путей распада, сдвигались на необходимую величину, и варианты распада становились неотличимы друг от друга.