【新的單光子源，可以提高量子密碼系統】

明道

【新的單光子源，可以提高量子密碼系統】

 

鑽石可以一次發射一個光子

一個國際研究小組的研究人員已開發出一個簡單的供電電流的單光子源。

的裝置，傳統的半導體被稱為應用i-n結的p-n結的變形，是由金剛石和是一體的第一單光子發射器，在室溫下工作，這並不需要用激光被泵送 - 獨立工作的另一個研究小組已經證明了類似的裝置。

在短期內，該設備可以使“牢不可破”的量子密碼學的一個更可行的努力。

從長遠來看，研究人員希望該設備可能用於量子計算的研究和其他研究開闢新的途徑，在量子信息理論。

量子密碼技術允許兩個人，通常被稱為Alice和Bob發送一個編碼信息，同時跟踪任何竊聽者截獲，通常被稱為夏娃。

信息被編碼成量子態 - 說光子的偏振 - ，如果Eve試圖偷偷從Alice到Bob，因為他們通過測量這些國家，然後量子力學的規律，確保夏娃的行動向本刊記者透露。

雖然量子密碼學計劃已經被用於商業用途，他們依靠生產的單光子 - 這已被證明是一件很難的事情來實現的。

做到這一點的方法之一是使用極其微弱脈衝激光（在femtowatt範圍內）。

然而，實現穩定的輸出功率，在這個水平是困難的。

一些脈衝，將不包含在所有的光子，而其他的脈衝，也可能包含兩個或更多的光子。

後者特別是無益的，因為如果一個脈衝包含兩個或更多個相同的光子，夏娃原則上可以測量一個光子的狀態的同時保留其他原封不動 - Alice和Bob將一無所知它們被竊聽。

可靠的單光子

出於這個原因，世界各地的研究小組正在開發可靠的單光子流的各種方案。

根據調查系統包括個人，有機分子自組裝半導體量子點的基礎上的。

不幸的是，最有前途的系統工作時，冷卻至深冷溫度下，這是不兼容與量子通信系統的商業開發。

另一種方法，在室溫下工作涉及到金剛石晶體缺陷，稱為氮空位（NV）。

會出現這種情況時，氮原子取代的碳原子在金剛石晶格中的一個最近鄰的碳原子被丟失（空缺）。

網絡視頻服務器可以發射單光子合適波長的激光被稱為光致發光 - 物業興奮。

然而，這種方案也被視為是不切實際的，因為需要一個笨重，昂貴的激光。

夾NV中心

在這個最新的工作，，寭水落和他的同事在埼玉縣的日本科學技術廳，與國際合作者一起，如何NV，可向中心發出單光子電壓的應用 - 這個過程被稱為電致發光。

他們這樣做是通過創建使用摻雜的金剛石作為半導體材料的發光二極管（LED）結構。

該裝置由未摻雜的或“本徵”區域被夾在p型和n型摻雜金剛石層的超高純度的金剛石。

超高純度鑽石包含了NV的中心。

水落解釋的是，當由所施加的電壓，電子和空穴被吸引到本徵區時，它們激發氮空位，由此引起電致發光和發射的單光子。

讓-弗朗索瓦·羅奇在巴黎的量子分子光子學實驗室，是一個獨立小組，開發了一個類似的裝置，用不同的方法在2011年，告訴physicsworld.com，這個最新的工作是令人印象深刻。

說實話，他說，我必須說，水落[]已經做了比我們已經做了較為深入的分析。

這項研究是描述在自然光子學。

關於作者

添蜗杆是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/apr/18/new-single-photon-source-could-boost-quantum-cryptography