Forskare behöver individuella fotoner för kvantkryptografi och kvantdatorer. Leiden-fysiker har nu experimentellt demonstrerat en ny produktionsmetod. Publicering i Fysiska granskningsbrev den 23 juli ^rd .

När vi pratar med varandra, vi använder ett brett utbud av kommunikationsverktyg. Vi skriker eller viskar, använd hög eller låg röst och tala långsamt eller snabbt. Ljus är också en rik källa till information. Det kan variera i färg, intensitet, polarisering och korta eller långa blinkningar. Ljus består vanligtvis av otaliga partiklar – fotoner. Men om du använder enstaka fotoner, du får tillgång till en dold informationsnivå. Kvantfenomen kommer att inträffa, såsom spinn och intrassling, gör det möjligt att kommunicera i perfekt hemlighet, eller att lösa komplicerade matematiska problem med kvantdatorer. Dock, att producera enskilda fotoner är inte trivialt. Forskare letar efter sätt att göra det så enkelt som möjligt. Kvantoptikgruppen vid Leiden University har nu experimentellt demonstrerat en ny metod.

Fysiker skapar enstaka fotoner enligt följande:En laser lyser på en stor konstgjord atom - en kvantprick - inuti en optisk hålighet. Kaviteten fångar laserljuset, som fortsätter att studsa runt tills den träffar kvantpunkten. Inom kvantpunkten blir en elektron exciterad, varefter den faller tillbaka till sin ursprungliga energinivå, sänder ut en enda foton. Uppdrag slutfört. Men, att göra en sådan äkta "single photon vändkors, " där det underliggande fenomenet kallas "fotonblockad, " är mycket svårt eftersom eventuellt kvarvarande laserljus kommer att förstöra de enskilda fotonerna.

Leiden-forskare har nu gett experimentella bevis för ett annat sätt att producera enstaka fotoner. Medförfattarna Vincenzo Savona och Hugo Flayac från EPFL Lausanne kom med teorin för detta. I denna metod - kallad okonventionell fotonblockad - exciteras kvantpunkten i håligheten av ljus med en viss polarisation. Kvantinterferens ger sedan en stråle av individuella fotoner. "Vår metod fungerar genom en fundamentalt annorlunda fysisk mekanism, " säger huvudförfattaren Henk Snijders. "Det gör det här till en intressant upptäckt."