Potentialen för fotoninvikling i kvantberäkning och kommunikation har varit känd i decennier. En av frågorna som hindrar dess omedelbara tillämpning är det faktum att många plattor för intrassling av foton inte fungerar inom det intervall som används av de flesta former av telekommunikation.

Ett internationellt team av forskare har börjat avslöja mysterierna med intrasslade fotoner, demonstrerar en ny nanoskala-teknik som använder halvledarkvantumspunkter för att böja fotoner till de våglängder som används av dagens populära C-bandstandarder. De rapporterar sitt arbete den här veckan Tillämpad fysikbokstäver .

"Vi har demonstrerat utsläpp av polarisationsinträngda fotoner från en kvantpunkt vid 1550 nanometer för första gången någonsin, "sa Simone Luca Portalupi, en av verkets författare och en senior forskare vid Institute of Semiconductor Optics and Functional Interfaces vid universitetet i Stuttgart. "Vi är nu på den våglängd som faktiskt kan bära kvantkommunikation över långa avstånd med befintlig telekommunikationsteknik."

Forskarna använde kvantprickar skapade från en indiumarsenid- och galliumarsenidplattform, producerar rena enstaka fotoner och intrasslade fotoner. Till skillnad från parametrisk nedkonverteringsteknik, kvantprickar gör att fotoner bara kan sändas ut en i taget och på begäran, viktiga egenskaper för kvantberäkning. En distribuerad Bragg -reflektor, som är tillverkad av flera skiktade material och reflekterar över ett brett spektrum, riktade sedan fotonerna till ett mikroskopobjektiv, så att de kan samlas in och mätas.

Forskare och branschledare har funnit att C-bandet-ett specifikt intervall av infraröda våglängder-har blivit en elektromagnetisk sötpunkt inom telekommunikation. Fotoner som färdas genom både optiska fibrer och atmosfären inom detta område upplever betydligt mindre absorption, vilket gör dem perfekta för att vidarebefordra signaler över långa avstånd.

"Telekom-C-bandfönstret har den absoluta minsta absorption som vi kan uppnå för signalöverföring, "sa Fabian Olbrich, en annan av tidningens författare. "Som forskare har gjort upptäckter, industrin har förbättrat tekniken, som har låtit forskare göra fler upptäckter, och så nu har vi en standard som fungerar mycket bra och har låg spridning. "

De flesta intrasslade fotoner som härrör från kvantprickar, dock, arbeta nära 900 nanometer, närmare våglängder kan vi se med blotta ögat.

Forskarna var imponerade av signalens kvalitet, Sa Olbrich. Andra ansträngningar för att flytta utsläppsvåglängden för polarisationsinträngda fotoner av kvantprickar mot C-bandet tenderade att öka exciton finstruktur splittring (FSS), en kvantitet som bör vara nära noll för intrassling generation. Olbrichs team rapporterar att deras experiment upplevde mindre än en femtedel så mycket FSS som andra studier i litteraturen.

"Chansen att hitta en kvantpunkt som kan avge polarisationsinträngda fotoner med hög trovärdighet är ganska stor för vår specifika studie, "Sa Olbrich.

För varje lyckat experiment, kvantkommunikationssamhället ser sitt fält böja mot större tillämpbarhet i dagens telekommunikationsindustri. Forskare hoppas att en dag, intrasslade fotoner påverkar kryptografi och säker satellitkommunikation.

"Det svåra nu är att kombinera alla fördelar med systemet och uppfylla förutsättningar såsom hög foton som inte går att skilja, drift vid hög temperatur, ökat fotonflöde och utkopplingseffektivitet som skulle få dem att fungera, "Sa Olbrich.