Pojedyncze źródło fotonów, opracowane przez australijskich fizyków, może wyprodukować ponad 10 milionów.
Sześciokątny azotek boru i wcześniej stosowanyaby stworzyć źródło pojedynczych fotonów, które mogą działać w temperaturze pokojowej, zauważają naukowcy. Jednak do tej pory nikomu nie udało się osiągnąć wydajności wymaganej do praktycznego zastosowania urządzenia.
„Co do zasady ulepszanie źródeł w oparciu oAzotek boru wykorzystuje precyzyjne pozycjonowanie emitera lub nanotechnologię, mówi Helen Zeng, naukowiec z University of Technology Sydney i współautorka pracy. „To sprawia, że urządzenia są złożone, trudne do skalowania i niedostępne dla masowej produkcji”.
Zamiast tego Zeng i jej koledzy użyli twardej soczewki immersyjnej do skupienia fotonów pochodzących z emitera pojedynczego fotonu. Soczewki te są dostępne w handlu i łatwe w produkcji.
Naukowcy połączyli swoje nowe źródłopojedynczych fotonów za pomocą niestandardowego ręcznego mikroskopu konfokalnego, który mierzy pojedyncze fotony w temperaturze pokojowej. Opracowany system może realizować szyfrowanie w oparciu o klucze rozproszone kwantowo.
Pojedyncze źródło fotonów i konfokalneMikroskop umieszczony jest w wytrzymałej obudowie o wymiarach zaledwie 50 x 50 cm. Waga urządzenia to około 10 kg. Obudowa urządzenia chroni źródło przed wibracjami i rozproszonym światłem.
Zdjęcie: Helen Zeng, University of Technology Sydney
„Nasze urządzenie jest łatwiejsze w obsłudze i dużo więcejmniejsze niż tradycyjne stoły optyczne, które zajmują całe laboratorium”, mówi Zeng. „Może być używany z systemami obliczeń kwantowych i przystosowany do pracy z istniejącą infrastrukturą telekomunikacyjną”.
Testowanie nowego źródła pojedynczych fotonów wgWedług twórców wykazali, że może on osiągnąć częstotliwość zbierania pojedynczych fotonów na poziomie 10,7 Hz, zachowując przy tym doskonałą czystość. Oznacza to, że prawdopodobieństwo przesłania kilku fotonów w jednym impulsie jest niezwykle małe. Urządzenie wykazywało stabilną pracę przez kilka godzin.
Naukowcy wykazali również tę umiejętnośćurządzenia do wykonywania szyfrowania kwantowego. Informacje chronione przez dystrybucję klucza kwantowego z częstotliwością powtarzania 20 MHz zostały pomyślnie przesłane na odległość kilku kilometrów od źródła.
Dystrybucja klucza kwantowego tometoda zabezpieczenia informacji odporna na włamania. Kwantowe właściwości światła służą do szyfrowania i deszyfrowania danych. Do budowy takich systemów potrzebne są niezawodne i jasne źródła emitujące światło w postaci łańcucha pojedynczych fotonów. Większość nowoczesnych źródeł jednofotonowych działa dobrze tylko w temperaturach kriogenicznych setek stopni poniżej zera, co ogranicza praktyczne zastosowanie takich urządzeń.
Czytaj więcej
Istnieje „piąty element”: nowy eksperyment potwierdzi, że informacja jest istotna
Herpetolodzy odkryli, dlaczego węże nie duszą się, gdy dławią się i połykają swoją ofiarę
Pojawiły się pierwsze męskie tabletki antykoncepcyjne, ich skuteczność wynosi 99%