Разработан идеальный источник идентичных одиночных фотонов

16 декабря 2015 г., 15:05

С помощью полупроводниковой квантовой точки физики из Базельского университета разработали новый тип источника света, который испускает одиночные фотоны. Впервые исследователи сумели создать поток идентичных фотонов.

Однофотонный источник никогда не излучает два или более фотонов одновременно. Одиночные фотоны играют важную роль в области квантовых информационных технологий, где, например, они используются в квантовых компьютерах. Наряду с яркостью и надежностью источника света особенно важна неразличимость фотонов. В частности, это означает, что все фотоны должны быть одного цвета. Создание такого источника идентичных одиночных фотонов оказалось очень трудным в прошлом.

Тем не менее, квантовые точки из полупроводниковых материалов предлагают новую надежду. Квантовая точка состоит из нескольких сотен тысяч атомов, которые могут образовать полупроводник при определенных условиях. Единичные электроны могут быть захвачены такими квантовыми точками и заперты в очень небольшом объеме. Отдельный фотон испускается, когда созданное квантовое состояние коллапсирует.

Команда ученых во главе с доктором Андреасом Кульманом (Andreas Kuhlmann) и проф. Ричардом Дж. Уорбертоном (Richard J. Warburton) из Университета Базеля уже показали в прошлых публикации, что неразличимость фотонов уменьшается из-за колебаний ядерного спина атомов в квантовых точках. Впервые ученые смогли управлять ядерным спином в такой степени, что даже фотоны, посылаемые через очень большие отрезки времени, имели один цвет.

Квантовая криптография и квантовая связь являются двумя потенциальными областями применения источников одиночных фотонов. Эти технологии могут сделать возможным выполнение вычислений, которые далеко выходят за пределы возможностей современных компьютеров.

Разработан идеальный источник идентичных одиночных фотонов