Kvantsammanflätning har varit ett populärt ämne bland fysiker i snart 100 år då det tydligt belyser hur annorlunda kvantmekanikens värld är jämfört med den klassiska verklighet vi lever i. Med tiden har kvantsammanflätning blivit mer och mer välförstått och teknologier ämnade att utnyttja det har de senaste årtionden kommit allt närmare till industriell använding. Kvantdatorer är fortfarande i forskningsstadiet men idag excisterar det en kvantdator som kan lösa vissa problem betydligt mycket snabbare än en klassisk dator. På grund av algorithmer som Shors faktoriseringsalgoritm och Grovers sökalgoritm så riskerar dagens krypteringsprotokoll för kommunikation att bli otillräckliga. Som svar på detta har en fysikalisk icke-hackbar krypterings metodik tagits fram i form av QKD. Det baseras på att generara krypteringsnycklar från slumptal och att dessa distribueras tack vare kvantsammanflätning. För att lyckas med detta så krävs generering av sammanflätade kvanttillstånd, kvantbitar, samt singel-fotonsdetektorer. I den här masteruppsatsen har en kvantprick karaktäriserats och används för att generera sammanflätade kvantbitar i QNP-gruppens lab på KTH samt för att skicka enstaka fotoner via Stockholms fibernät till Ericsson i Kista där de detekteras av singel foton detectorer. Multifoton sannolikheten har uppmäts till 0.049 för exciton fotoner samt 0.169 för biexciton fotoner i labbet medan ett värde på 0.176 har uppmäts för exciton fotoner detekterade hos Ericsson, vilket är betydligt lägre än singel emission gränsen 0.5 (dvs foton källan sänder ut singel fotoner). Synkronisering av data är avgörande för att få QKD att fungera varpå en post process-tidssynkroniserings metod baserad på biexciton-exciton kaskad-sönderfall har implementerats i lab. / Quantum entanglement has been a popular topic amongst physicists for almost 100 years as it clearly illuminates the extreme difference between the quantum mechanical world and our classical reality. Over time, the quantum physical property of entanglement became more and more well understood and technologies utilizing entanglement are coming closer to reach industry. Quantum computers are still in the research stage but there already exists a quantum computer capable of solving tailored problems significantly faster than a classical computer. Due to algorithms like Shor’s factorization algorithm and Grover’s search algorithm the current cryptography schemes used to ensure secure communication risk rendering obsolete. A response to this was the invention of the theoretically unhackable Quantum key Distribution (QKD) scheme, based on generating and distributing random cryptography keys by using quantum entanglement. To achieve this, the generation of entangled photons, or qubits, as well as detection of single photons is required. In this thesis a Quantum Dot (QD) is characterized and used to generate quantum entangled states in the Quantum Nano Photonics (QNP)group lab at KTH as well as sending single photons via the metropolitan fiber network in Stockholm to Ericsson in Kista, where they are detected using single photon detectors. A multiphoton emission probability of 0.049 was measured for the exciton emission and 0.169 for the biexciton emission in the KTH lab as well as a probability of 0.176 was measured for the exciton photons sent to Kista which is significantly lower than the single emitter limit of 0.5 (i.e. the source is emitting pure single photons). Synchronization of data is of high importance in order to implement a working QKD scheme, therefore a post process temporal synchronization method based on the biexcitonexciton cascaded decay is implemented in the lab.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-308989 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Carlnäs, Martin |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:010 |
Page generated in 0.003 seconds