Создан рекордный источник одиночных фотонов
Квантовая криптография уже позволяет исследователям осуществлять абсолютно безопасную передачу информации. Эта технология основана на кодировании информации в квантовых свойствах фотонов и передаче этих частиц на большие расстояния. В будущем удаленные квантовые процессоры будут взаимодействовать друг с другом с помощью одиночных фотонов. И, возможно, сам процессор будет использовать фотоны в качестве кубитов для вычислений.
Главным компонентом систем квантовой связи является эффективный источник одиночных фотонов. Теперь физики из Базельского университета и Рурского университета в Бохуме представили новое устройство такого типа, которое значительно превосходит ранее известные системы по своей эффективности. Каждый фотон в таких устройствах создается с помощью возбуждения квантовой точки из полупроводникового материала. Обычно возникающие при это кванты света вылетают из наночастицы во всех возможных направлениях, из-за чего эффективность работы устройства снижается.
Ученые нашли способ избежать этих потерь. Авторы смогли создать своего рода «воронку», которая способна посылать все фотоны в определенном направлении. «Воронка» представляет собой микрорезонатор, который захватывает почти все фотоны и затем направляет их в оптическое волокно, откуда частицы могут поступать уже в устройство для кодирования сигнала.
Эффективность всей системы — то есть вероятность того, что возбуждение квантовой точки действительно приведет к созданию пригодного для использования фотона — составляет 57%, что более чем вдвое превышает эффективность предыдущих источников одиночных фотонов.
Статья об открытии опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
До сих пор только примерно четверть фотонов, генерируемых источником, была пригодна для использования в устройствах квантовой криптографии. Физики смогли увеличить эффективность источников фотонов в два раза. Это сделает квантовую связь более энергоэффективной