ออสเตรเลียสร้างแหล่งโฟตอนแบบพกพาสำหรับการเข้ารหัสควอนตัม

แหล่งกำเนิดโฟตอนเพียงแหล่งเดียวซึ่งพัฒนาโดยนักฟิสิกส์ชาวออสเตรเลีย สามารถผลิตโฟตอนได้มากกว่า 10 ล้านตัว

โฟตอนเดี่ยวต่อวินาทีที่อุณหภูมิห้องอุณหภูมิ. อุปกรณ์นี้ใช้โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมและเลนส์จุ่มแข็งครึ่งทรงกลม ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการรวมองค์ประกอบทั้งสองนี้เข้าด้วยกันจะเพิ่มประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดได้หกเท่า

โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมและใช้ก่อนหน้านี้นักวิจัยตั้งข้อสังเกตเพื่อสร้างแหล่งที่มาของโฟตอนเดี่ยวที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่จำเป็นสำหรับการใช้งานจริงของอุปกรณ์ได้

“ตามกฎแล้ว เพื่อปรับปรุงแหล่งที่มาตามเฮเลน เซง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์และผู้เขียนร่วมของงานกล่าว โบรอนไนไตรด์ใช้ตำแหน่งที่แม่นยำของอิมิตเตอร์หรือนาโนเทคโนโลยี “สิ่งนี้ทำให้อุปกรณ์มีความซับซ้อน ปรับขนาดได้ยาก และไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการผลิตจำนวนมาก”

Zeng และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้เลนส์จุ่มแบบแข็งเพื่อโฟกัสโฟตอนที่มาจากตัวปล่อยโฟตอนเดียว เลนส์เหล่านี้มีจำหน่ายทั่วไปและผลิตได้ง่าย

นักวิจัยได้รวมแหล่งข้อมูลใหม่เข้าด้วยกันโฟตอนเดี่ยวพร้อมกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลแบบใช้มือถือแบบกำหนดเอง ซึ่งตรวจวัดโฟตอนเดี่ยวที่อุณหภูมิห้อง ระบบที่พัฒนาแล้วสามารถทำการเข้ารหัสตามคีย์กระจายควอนตัม

แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวและคอนโฟคอลกล้องจุลทรรศน์บรรจุอยู่ในกล่องทนทานขนาดเพียง 50 x 50 ซม. น้ำหนักของอุปกรณ์ประมาณ 10 กก. ตัวเครื่องช่วยปกป้องแหล่งกำเนิดจากการสั่นสะเทือนและแสงที่กระจัดกระจาย

ภาพ: Helen Zeng, University of Technology Sydney

“อุปกรณ์ของเราใช้งานง่ายขึ้นและอีกมากมายเล็กกว่าโต๊ะออปติคัลแบบเดิมที่ใช้ห้องปฏิบัติการทั้งหมด” Zeng กล่าว "สามารถใช้กับระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมและปรับให้เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานด้านโทรคมนาคมที่มีอยู่ได้"

การทดสอบแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวแห่งใหม่ตามที่นักพัฒนาระบุ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าสามารถบรรลุอัตราการรวบรวมโฟตอนเดี่ยวที่ 10.7 Hz ในขณะที่ยังคงความบริสุทธิ์ที่ดีเยี่ยม ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่จะส่งโฟตอนหลายตัวในพัลส์เดียวนั้นมีน้อยมาก อุปกรณ์แสดงการทำงานที่เสถียรเป็นเวลาหลายชั่วโมง

นักวิทยาศาสตร์ยังได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถอุปกรณ์เพื่อทำการเข้ารหัสควอนตัม ข้อมูลที่ได้รับการคุ้มครองโดยการกระจายคีย์ควอนตัมด้วยอัตราการทำซ้ำที่ 20 MHz ได้รับการส่งข้อมูลในระยะทางหลายกิโลเมตรจากแหล่งที่มา

การกระจายคีย์ควอนตัมคือวิธีการรักษาความปลอดภัยข้อมูลป้องกันการแฮ็ค คุณสมบัติควอนตัมของแสงใช้ในการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูล ในการสร้างระบบดังกล่าว จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดแสงที่เชื่อถือได้และสว่างซึ่งเปล่งแสงในรูปแบบของโฟตอนเดี่ยว แหล่งโฟตอนเดียวที่ทันสมัยที่สุดทำงานได้ดีในอุณหภูมิที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์หลายร้อยองศาเท่านั้น ซึ่งจำกัดการใช้งานจริงของอุปกรณ์ดังกล่าว

อ่านเพิ่มเติม

มี "องค์ประกอบที่ห้า" อยู่: การทดลองใหม่จะยืนยันว่าข้อมูลนั้นเป็นสาระสำคัญ

นักสัตวศาสตร์ได้ค้นพบว่าทำไมงูถึงไม่หายใจไม่ออกเมื่อกลืนเหยื่อเข้าไป

ยาคุมกำเนิดสำหรับผู้ชายตัวแรกปรากฏขึ้นประสิทธิภาพคือ 99%