Однофотонный источник никогда не испускает два или более фотонов одновременно. Одиночные фотоны важны в области квантовых информационных технологий, где, например, они используются в квантовых компьютерах.
Наряду с яркостью и надежностью источника света, неотличимость фотонов особенно важна. В частности, это означает, что все фотоны должны быть одного цвета. В прошлом создание такого источника идентичных одиночных фотонов было очень сложной задачей.
Однако квантовые точки из полупроводниковых материалов дают новую надежду. Квантовая точка — это совокупность нескольких сотен тысяч атомов, которые при определенных условиях могут образовывать полупроводник.
Одиночные электроны могут быть захвачены этими квантовыми точками и заблокированы на очень небольшой площади. Отдельный фотон испускается, когда спроектированное квантовое состояние коллапсирует.Шум в полупроводникеГруппа ученых во главе с доктором Андреасом Кульманом и профессором Ричардом Дж.
Уорбертоном из Университета Базеля уже показала в прошлых публикациях, что неразличимость фотонов уменьшается из-за флуктуирующего ядерного спина атомов квантовых точек. Впервые в истории ученым удалось контролировать ядерный спин до такой степени, что даже фотоны, посылаемые через очень большие промежутки времени, были одного цвета.Квантовая криптография и квантовая коммуникация — две потенциальные области применения однофотонных источников. Эти технологии могут позволить выполнять вычисления, выходящие за рамки возможностей современных компьютеров.
Исследование было поддержано QSIT — Национальным центром компетенции в исследованиях квантовой науки и технологий, одним из руководителей которого является Базельский университет.