Die von australischen Physikern entwickelte Einzelphotonenquelle kann mehr als 10 Millionen erzeugen.
Hexagonales Bornitrid und zuvor verwendetum eine Quelle für einzelne Photonen zu schaffen, die bei Raumtemperatur betrieben werden kann, stellen die Forscher fest. Bisher konnte jedoch noch niemand die für die praktische Anwendung des Geräts erforderliche Effizienz erreichen.
„In der Regel basieren auf verbesserten QuellenBornitrid verwendet eine präzise Positionierung des Emitters oder Nanotechnologie, sagt Helen Zeng, Forscherin an der University of Technology Sydney und Mitautorin der Arbeit. „Das macht Geräte komplex, schwierig zu skalieren und für die Massenproduktion unerreichbar.“
Stattdessen verwendeten Zeng und ihre Kollegen eine harte Immersionslinse, um die Photonen zu fokussieren, die von einem Einzelphotonen-Emitter kommen. Diese Linsen sind im Handel erhältlich und einfach herzustellen.
Forscher haben ihre neue Quelle zusammengefassteinzelne Photonen mit einem maßgeschneiderten konfokalen Handmikroskop, das einzelne Photonen bei Raumtemperatur misst. Das entwickelte System kann eine Verschlüsselung basierend auf quantenverteilten Schlüsseln durchführen.
Einzelphotonenquelle und konfokalDas Mikroskop ist in einem robusten Gehäuse von nur 50 x 50 cm untergebracht und wiegt ca. 10 kg. Das Gerätegehäuse schützt die Quelle vor Vibrationen und Streulicht.
Bild: Helen Zeng, University of Technology Sydney
„Unser Gerät ist einfacher zu bedienen und vieles mehrkleiner als herkömmliche optische Tische, die ganze Labore einnehmen“, sagt Zeng. „Es kann mit Quantencomputersystemen verwendet und an die bestehende Telekommunikationsinfrastruktur angepasst werden.“
Testen einer neuen Quelle für Einzelphotonen, lautNach Angaben der Entwickler haben sie gezeigt, dass Einzelphotonen-Sammelraten von 10,7 Hz bei gleichzeitig hervorragender Reinheit erreicht werden können. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, mehrere Photonen in einem Impuls zu übertragen, äußerst gering ist. Das Gerät zeigte mehrere Stunden lang einen stabilen Betrieb.
Auch Wissenschaftler haben die Fähigkeit nachgewiesenGeräte zur Durchführung von Quantenverschlüsselung. Durch Quantenschlüsselverteilung mit einer Wiederholrate von 20 MHz geschützte Informationen wurden erfolgreich über eine Entfernung von mehreren Kilometern von der Quelle übertragen.
Quantenschlüsselverteilung istInformationssicherheitsmethode, die gegen Hackerangriffe resistent ist. Die Quanteneigenschaften von Licht werden zur Ver- und Entschlüsselung von Daten genutzt. Um solche Systeme zu bauen, werden zuverlässige und helle Quellen benötigt, die Licht in Form einer Kette einzelner Photonen emittieren. Die meisten modernen Einzelphotonenquellen funktionieren nur bei kryogenen Temperaturen von Hunderten von Grad unter Null gut, was die praktische Anwendung solcher Geräte einschränkt.
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