Fotonpistol: dubbla laddningar

Kvantdatorer lovar oss att sådana högpresterande datorsystem som fungerar på dem är i full gång - trots att komplexiteten hos sådana enheter fortfarande ligger utanför våra möjligheter. Endast enskilda komponenter och prototyper har skapats. Belöningen är dock så stor att intresset för sådana system bara värms upp. Bland annat lovas i grund och botten absolut oförbrytbara lösningar för kryptografi.

Dessa datorer kommer att fungera, manipulera för kodning och överföring av information inte med elektron, utan med fotoner. I detta avseende finns det ett behov av att utveckla en enkel, kompakt och pålitlig "fotonpistol", en anordning som strikt kan styra de individuella fotonerna med de önskade egenskaperna i systemet (befintliga lasrar avger dem endast i partier). Inte en grupp forskare är engagerade i att skapa fotonpistoler, men deras resultat är långt ifrån idealiska.

Ett nytt förslag kom nyligen av tyska fysiker som lovar att få nästan en "fotonsupergun": skalbar, bekväm och effektiv, kapabel att generera fotoner med ett brett spektrum av egenskaper.

Enheten är en platt, rundad kristall av litiumniobat, som bestrålas med en 582-nanometer-laser. Litiumniobat har förmågan att konvertera enskilda fotoner till par av fotoner, så när en laserfoton rör sig genom sin kristall lämnar den antingen oförändrad eller omvandlas till ett par intrasslade fotoner med en våglängd på cirka 1060 nm.

Dessutom är deras våglängder inte exakt lika med detta värde, så att alla tre typer av utgående fotoner kan ganska enkelt separeras från varandra. 582-nanometer-systemet ignorerar, och av de två som återstår, används en för att överföra information, och den andra används "på plats" för att bekräfta överföringens faktum.

Bland fördelarna med ett sådant system är för det första förmågan att generera fotoner i par: detekteringen av den andra fotonen ger tillförlitliga bevis för att den första verkligen skickades. Dessutom uppvisar "pistolen" imponerande hastighet - den kan generera cirka 10 miljoner fotonpar per sekund, vilket är flera storleksordningar högre än existerande analoger.

Och slutligen, en förändring i temperaturen hos niobatkristallen, vilket leder till en förändring av dess gitterparametrar, gör det möjligt att styra våglängderna för de fotoner som utsänds av den inom 100 nanometerområdet.

Publicerad av MIT Technology Review / Physics arXiv Blog

Rekommenderas

Varför lik flyttar efter döden: en ovanlig studie
2019
Honor 20 mot Xiaomi Mi 9: vem är snabbare?
2019
Hur gör curling stenar?
2019