ドイツの科学者は、シリコンに基づいて赤外線単一光子を生成する新しい方法を作成しました。ソースは毎秒最大10万個のフォトンを生成します。このアプローチは、量子暗号と一般的な半導体技術を組み合わせることができます。
量子キー配布は、データのセキュリティを確保するために使用されます。この方法の本質は、開いている通信チャネルのみを使用して、2人のリモートユーザー用の共有シークレット暗号化キーを生成することです。この方法は、量子力学の法則に基づいています。キーを復号化しようとしているサードパーティはいつでも見つけることができます。量子状態を測定する実際のプロセスは、異常、つまり量子不確定性につながります。この場合、異常が指定されたしきい値を超えない場合にのみ、キーが正常に生成されます。
量子暗号の送信プロトコルは、単一光子の送信に基づいています。光子は、横方向の電磁波の形をした光の量です。単一光子システムは、メソッドの安全性を保証します。複数のフォトンがある場合、それらは傍受され、許可されたユーザーと同じ方法でキーを見つけることができます。しかし、機能があります単一光子のソースで。進歩にもかかわらず、弱いレーザーパルスがそれらの作成に使用されています。そしてもう一つの根本的な問題はノイズです。光ファイバは、個々の光子の透過により加熱が異なるため、曲げることができます。これらの制限のため、現在、量子通信の帯域幅には制限があります。標準ケーブルは、50kmの距離で毎秒1.26メガビットを送信します。また、データ損失が非常に少ない特殊なケーブルを介して404 kmの距離で、1時間あたり1.16ビット。
MichaelHollenbachとHelmholtzCenter Dresden-Rossendorfの科学者が率いる、ドレスデン工科大学のSource Physicsは、シリコンSOIウェーハに基づく単一光子ソースシステムを作成しました。シリコンチップは、プロセッサやマイクロコンピュータを含むすべての最新デバイスの中心です。原則として、微小回路は単結晶シリコンでできています。
加速器を使用して、ドイツの科学者はシリコンに炭素原子を配置しました。 2つの隣接するC原子は、シリコン原子Siとともに、Gセンターと呼ばれる別個の分子を形成しました。 Gセンターは、集束された1.3ミクロンのレーザーの下で光子を放出します。このタイプの光子は、光ファイバに沿って障害物なしで伝播します。
ドイツの物理学者によって作成されたプロトタイプジェネレータは、約10万個の単一光子を作成できます。すべての科学的試験は、4.6Kのベースライン温度を提供するAttocube800閉ループクライオスタットに取り付けられたSOIプレートで実行されました。
研究の著者は、工業用SOIプレートに単一光子エミッターを配置することの実現可能性を最初に実証したと報告しています。彼らはまた、最新のシリコン技術と互換性のあるフォトニックプラットフォームを実装するという概念を提示しました。
この発見は、シリコンコンポーネントを使用して、量子プロセッサとリピーターを既存のシステムに統合するのに役立ちます。
研究結果は、ジャーナルOptisExpressに掲載されています。
