Исследование посвящено созданию однофотонных источников с электрической накачкой — устройств, которые излучают одиночные фотоны под действием электрического тока. Фотоны вылетают друг за другом, а не одновременно, как из лампы накаливания.

Прикладывая напряжение к алмазному диоду с искусственно созданным дефектом, можно с высокой частотой генерировать одиночные фотоны
Прикладывая напряжение к алмазному диоду с искусственно созданным дефектом,
можно с высокой частотой генерировать одиночные фотоны
Изображение: пресс-служба МФТИ

Устройства, которые излучают отдельные фотоны, нужны для создания квантовых компьютеров — там фотоны служат для передачи и обработки информации и улучшат существующие системы квантового шифрования.

 

Еще недавно самыми перспективными кандидатами на роль однофотонных источников были квантовые точки — наноразмерные частицы полупроводников. Но они работают при очень низких температурах, а охлаждать их дорого — для этого нужен жидкий азот или гелий.

 

Ученые выяснили, что дефекты в кристаллической решетке алмазов, например включения атомов кремния или азота, испускают одиночные фотоны, когда через алмаз пропускают электрический ток. Расчеты показали, что алмазные излучатели создадут поток фотонов достаточной яркости, чтобы на порядки повысить скорость передачи информации в сравнении с несовершенными источниками — ослабленными лазерами, которые применяются сейчас, при этом алмазные источники фотонов работают при комнатной температуре.

 

Алмазные излучатели фотонов подойдут вместо ослабленных лазеров для уже существующих систем квантового шифрования. Алмазные источники излучают точное количество фотонов, тогда как ослабленные лазеры иногда «стреляют с осечкой»: выпускают несколько фотонов, что увеличивает опасность перехвата сигнала злоумышленником, либо ни одного — это замедляет передачу данных.

 

Работа исследователей опубликована в журнале New Journal of Physics.

 

Права на данный материал принадлежат chrdk.ru