Ett internationellt team med deltagande av professor Dr. Michael Kues från Cluster of Excellence PhoenixD vid Leibniz University Hannover har utvecklat en ny metod för att generera kvantinträngda fotoner i ett spektralområde av ljus som tidigare var otillgängligt. Upptäckten kan göra kryptering av satellitbaserad kommunikation mycket säkrare i framtiden.

Ett forskargrupp på 15 medlemmar från Storbritannien, Tyskland och Japan har utvecklat en ny metod för att generera och detektera kvantintrasslade fotoner vid en våglängd på 2,1 mikrometer. I praktiken, intrasslade fotoner används i krypteringsmetoder som kvantnyckeldistribution för att helt säkra telekommunikation mellan två partner mot avlyssningsförsök. Forskningsresultaten presenteras för allmänheten för första gången i det aktuella numret av Vetenskapliga framsteg .

Det har ansetts vara tekniskt möjligt att implementera krypteringsmekanismer med intrasslade fotoner i det nära infraröda området 700 till 1550 nanometer. Dock, dessa kortare våglängder har nackdelar, särskilt inom satellitbaserad kommunikation. De störs av ljusabsorberande gaser i atmosfären samt solens bakgrundsstrålning. Med befintlig teknik, End-to-end-kryptering av överförd data kan endast garanteras på natten, men inte på soliga och molniga dagar.

Det internationella teamet som leds av Dr. Matteo Clerici från University of Glasgow rapporterar nu en upptäckt som kan lösa detta problem. Fotonparen intrasslade vid 2 mikrometer våglängd skulle påverkas betydligt mindre av solens bakgrundsstrålning, enligt professor Dr. Michael Kues. Dessutom, så kallade överföringsfönster finns i jordens atmosfär, särskilt för våglängder på två mikrometer, under vilka fotonerna absorberas mindre av de atmosfäriska gaserna, i sin tur möjliggör mer effektiv kommunikation.

För deras experiment, forskarna använde en olinjär kristall tillverkad av litiumniobat. De skickade ultrakorta ljuspulser från en laser in i kristallen och en olinjär interaktion gav de intrasslade fotonparen med den nya våglängden på 2,1 mikrometer.

Forskningsresultaten publicerade i tidskriften Vetenskapliga framsteg beskriva detaljerna i det experimentella systemet och verifieringen av de intrasslade fotonparen:"Nästa avgörande steg blir att miniaturisera detta system genom att omvandla det till fotoniska integrerade enheter, gör den lämplig för massproduktion och för användning i andra applikationsscenarier, säger Kues.