قفزة نوعية في تشفير الكم

تم تطوير مصدر ضوء أفضل للتشفير الكمومي

باستخدام الليزر ، يتم إنشاء الإلكترونات و "الثقوب" (السهم للأسفل). موجة صوتية تضخ الشحنات في اتجاه النقاط الكمومية. هذه هي متحمس وتنبعث فوتونات واحدة (السهم لأعلى). © PDI
قراءة بصوت عال

طور الباحثون في برلين مصدرًا جديدًا للضوء ، يمكنهم من خلاله إرسال فوتونات فردية بمعدل تكرار مرتفع وفي فواصل زمنية محددة بدقة. بينما يكتب العلماء في مجلة Nature Photonics ، يستخدمون الموجات الصوتية السطحية.

مع الفوتونات الفردية ، أصغر "جزيئات الضوء" ، يمكن تشفير المعلومات بحيث يتم التنصت عليها. يعتمد ذلك على القوانين الميكانيكية الكمومية ، والتي بموجبها لا يمكنك قياس خصائص الفوتون - وبالتالي لا يمكن الاستماع - دون تغيير هذه الخصائص بالضبط.

تشفير الكم يصبح أقوى

تقوم المصادر التقليدية أحادية الفوتون ، والتي تثير الذرات بالليزر أو الجسيمات النانوية لأشباه الموصلات ، والتي يطلق عليها النقاط الكمومية ، بإصدار الفوتونات بمعدل تكرار يصل إلى 80 ميجا هرتز. من أجل جعل تشفير الكم أكثر كفاءة ، يود المرء تحقيق أعلى معدلات التكرار الممكنة للفوتونات المنبعثة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تنبعث جزيئات الضوء الفردية في فترات موحدة للغاية.

رقاقة زرنيخيد الغاليوم مع نقاط الكم

لقد وجد الباحثون حول باولو سانتوس من معهد بول درود لإلكترونيات الحالة الصلبة طريقة لإرسال الفوتونات بمعدل تكرار أعلى عشرة أضعاف وضبط مسافاتهم كما هي. على شريحة زرنيخ غاليوم صغيرة عبارة عن مجموعة من النقاط الكمومية. على مسافة ما من النقاط ، يستخدم الباحثون الليزر لتوليد شحنة كهربائية موجبة وسالبة ، مثل الإلكترونات و "الثقوب".

في الطرف الآخر من الشريحة ، يرسل محول طاقة صوتي موجة سطحية - نوع من الموجة الصوتية - "تضخ" حاملات الشحنة في اتجاه النقاط الكمومية. توجد الإلكترونات في وادي الموجة ، "الثقوب" في قمة الموجة. إذا التقى كلا التهمتين في نقطة كمية ، فإنه متحمس للنتيجة التي يرسل بها الفوتون. عرض

خاصية مزدوجة من الضوء المستخدمة

على ارتفاع ذروة الموجة والوديان ، يمكن للباحثين التحكم في أي النقاط الكمومية متحمسون. لأن هذه مختلفة قليلا ، وبالتالي لديها طاقات الانبعاثات المختلفة. هذا يسمح أيضًا بإصدار فوتونات ذات طاقات مختلفة.

لإثبات أنها فوتونات مفردة حقًا ، يستخدم الباحثون تقنية تستخدم الطبيعة المزدوجة للضوء في شكل موجة وجسيم. يوجهون الضوء المنبعث من خلال شق شعاع إلى كاشفين. في حالة وجود جسيم ضوء واحد ، لا يمكن تقسيمه ، وهذا هو السبب في أن واحدًا فقط من الكاشفين يستقبل إشارة.

تم تحسين اعتراض الفوتونات

قبل استخدام هذا النظام للتشفير الكمومي ، لا يزال الباحثون يواجهون بعض التحديات. وبالتالي ، فإن التجارب السابقة في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق ، والتي ليست مناسبة للاستخدام العملي.

بالإضافة إلى ذلك ، يريد العلماء تحسين التقاط الفوتونات المنبعثة الآن في جميع الاتجاهات. باستخدام مرنان ، يريدون التأكد من أن جزيئات الضوء يفضل أن تطير في اتجاه واحد.

(idw - Forschungsverbund Berlin، 26.10.2009 - DLO)