Разработана квантовая пушка, способная "стрелять" единичными фотонами света различной длины волны

Постоянные наши читатели знакомы с понятием квантовых коммуникаций, в которых для шифрования и передачи информации используются единичные фотоны света. За счет того, что фотон во время движения от источника к приемнику не несет передаваемую информацию, а получает ее практически перед самым приемником, квантовые сети отличаются высоким уровнем безопасности и криптографической устойчивости, другими словами их можно взломать только теоретически.Все вышесказанное объясняет интерес ученых к созданию устройств, способных излучать единичные фотоны света, о чем мы совсем недавно уже рассказывали на страницах нашего сайта.

И вот, Ученые из германского Института наук о свете Макса Планка (Max Planck Institute for the Science of Light) в Эрлангене разработали еще одно новое устройство, квантовую пушку, способную "стрелять" очередями фотонов различного цвета.

Основой квантовой пушки является миниатюрный кристалл дискообразной формы из ниобата лития. Этот крошечный диск освещается светом с длиной волны 582 нм, излучаемым лазером на основе алюминиево-иттриевого граната (Nd:YAG), покрытого ниодимиумом. Так как ниобат лития является материалом с нелинейными свойствами, фотоны падающего на него света распадаются на пару фотонов с длиной волны, в два раза больше (приблизительно 1060 нм), чем длина волны изначального фотона. Один из образовавшейся пары фотонов улавливается датчиком, что служит своего рода меткой времени и фактом, однозначно подтверждающим формирование пары фотонов.

Данная квантовая пушка излучает 10 миллионов пар фотонов в секунду при потребляемой мощности порядка 1 мВт, такая производительность на два порядка превышает аналогичные показатели ранее созданных подобных устройств. Помимо этого, новая квантовая пушка, в отличие от алмазного светодиода, о котором шла речь в предыдущей статье, может быть перенастроена таким образом, что она будет излучать фотоны различных длин волн. Это достигается изменением температуры излучающего кристалла, что немного изменяет его геометрическую форму. Во время проведенных экспериментов с помощью квантовой пушки удалось покрыть диапазон излучения в 100 нанометров, начиная от 1020 нм до 1120 нм.