Создан практичный однофотонный эмиттер для квантовой криптографии

В Университете штата Мичиган (U-M) продемонстрировали упрощенный однофотонный излучатель, который изготовлен традиционными методами, используемыми в полупроводниковом производстве.

Такие устройства особенно важны для квантовой криптографии, в которой кодированные сообщения передаются сериями одиночных фотонов.

Новый излучатель, описанный в статье для журнала Nature Communications, представляет собой нанопровод из нитрида галлия с очень небольшим включением нитрида галлия индия, действующий как квантовая точка, т.е. испускающий одиночные фотоны при электрическом возбуждении. Использование электричества вместо света повышает практичность излучателя.

Помимо того, устройство U-M генерирует фотоны только определенной поляризации. При беспорядочной поляризации, характерной для большинства однофотонных источников, для криптографического сообщения пригодны только 50% исходящих световых частиц, утверждают авторы исследования, тогда как новый излучатель позволяет использовать все испускаемые фотоны.

Оба полупроводниковых материала — GaN и InGaN — в настоящее время широко применяются в светодиодах и солнечных батареях. Нанопровод в экспериментах U-M выращивался на кремниевой подложке — таким образом, однофотонные излучатели этого типа можно массово выпускать, используя существующую производственную инфраструктуру электронной индустрии.

Пока эмиттер работает только при криогенных температурах, но ученые уже готовят модификацию, рассчитанную на условия, более близкие к комнатным.