Het internet der dingen (IoT) maakt de onderlinge verbinding en gegevensoverdracht mogelijk tussen een overvloed aan fysieke objecten zoals eindapparaten, voertuigen, en gebouwen die zijn ingebed met elektronica, software, sensoren, actuatoren, en netwerkconnectiviteit. In optische 5G- en 6G-netwerken, communicatie met hoge snelheid en lage latentie maakt interconnectie mogelijk tussen een breed scala aan eindpunten via het IoT. Verder, kwantumtechnologieën zijn op weg om de toekomst van internet opnieuw vorm te geven door aanzienlijk snellere en grotendeels veiligere gegevensoverdracht te bieden dankzij nieuwe encryptieprotocollen op basis van kwantumwetten. De vuistregel van dergelijke belangrijke toepassingen is dat ze allemaal het gebruik van laserbronnen vereisen om complexe taken met ultrahoge snelheid uit te voeren en breedband mogelijk te maken, veilige en energiezuinige communicatie.

Om deze doelen te bereiken, halfgeleider nanostructuren met lage dimensionaliteit zoals kwantumdots en kwantumstreepjes zijn een van de beste aantrekkelijke en heuristische oplossingen voor het bereiken van hoogwaardige lasers. In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassing , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Frédéric Grillot van Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, Frankrijk, en collega's hebben hun recente bevindingen over nanogestructureerde lasers beoordeeld met behulp van een actief gebied gemaakt met quantum dot en quantum dash nanostructuren. De studie toont het belang aan van het gebruik van op nanostructuren gebaseerde lichtzenders en benadrukt de impact die deze fotonische apparaten hebben op de industrie en de samenleving. Het belang van dit werk wordt uitgevoerd dankzij sterke wereldwijde academische medewerkers, allemaal experts in quantum dot-technologie.

"We benadrukken het potentieel van zowel quantum dot- als quantum dash-lasers voor een geluidsarme werking, omdat ze een lage populatie-inversiefactor en minder versterkte spontane emissieruis hebben, evenals een lage lijnbreedteverbeteringsfactor. Lasers met een smalle lijnbreedte en lage relatieve intensiteitsruis zijn nodig voor coherente communicatie, optische atoomklokken, frequentie synthese, hoge resolutie spectroscopie en gedistribueerde detectiesystemen."

"Vanwege de nauwe integratie van meerdere opto-elektronische componenten op een fotonische chip, heterogeen geïntegreerde hybride halfgeleiderlasers op silicium zijn gevoeliger voor reflectie. We hebben de uitstekende stabiliteit tegen optische feedback van de epitaxiale kwantumpuntlasers bewezen, wat de grootste prestatie ooit is voor het stimuleren van de ontwikkeling van isolatievrije transmissies op siliciumchips", voegde ze eraan toe.

"Een ander bijzonder kenmerk van kwantumdots is het resultaat van hun grote optische niet-lineariteiten met een hoge responssnelheid. Met behulp van een enkele sectie kwantumpuntlasers die direct op silicium zijn gegroeid, het is mogelijk om voldoende vier-golf-mengconversie-efficiëntie te bereiken om zelfmodusvergrendeling aan te tonen met een pulsduur van minder dan een picoseconde en een lijnbreedte van kHz-frequentiekam."

"Toekomstig perspectief kan overwegen om kwantumstippen in te zetten in kwantumtechnologieën, zoals voor coherente en knijpende lichttoestanden. In het bijzonder, knijptoestanden kunnen worden gebruikt om laserbronnen met een schotruisbeperking te vervangen, waarbij een ultralage ruisoscillator die onder de standaard kwantumlimiet werkt, van groot belang is in de metrologie, spectroscopie en voor eventuele precisiemetingen. Daarnaast, in kwantumsleuteldistributie op basis van verstrengelde fotonen, een grote knijpende bandbreedte is wenselijk voor het bereiken van snelle datatransmissies", voorspellen de wetenschappers.

"Op basis van de resultaten die in dit artikel worden gerapporteerd, wetenschappers, onderzoekers, en ingenieurs kunnen een weloverwogen oordeel vellen over het gebruik van zelf-geassembleerde nanostructuren voor toepassingen variërend van op silicium gebaseerde geïntegreerde technologieën tot kwantuminformatiesystemen."