الضوء في الألياف البصرية هو تدفق من الفوتونات، وللاتصالات الكمومية نحتاج فوتونات مفردة يمكن إرسالها واحدًا تلو الآخر. لكن جعلها تنطلق بسرعة وتكون في نفس الوقت غير قابلة للتمييز عن بعضها البعض مهمة صعبة. في العمل الجديد، أخذ الفيزيائيون نقطة كمومية شبه موصلة - بلورة صغيرة تعمل كمصيدة للإلكترونات - ووضعوها في مرنان دقيق. يعمل الرنان على تضخيم الإشعاع ويساعد الفوتونات على الخروج في الاتجاه المطلوب.
من خلال التحكم في النقطة بنبضات ليزرية، حقق المؤلفون انبعاث فوتونات مفردة بتردد ساعة 2.5 جيجاهرتز - أي 2.5 مليار مرة في الثانية. في الوقت نفسه، تكون الفوتونات غير قابلة للتمييز تقريبًا: تجاوزت الرؤية التداخلية 85%، واحتمال إصدار فوتونين بدلاً من واحد أقل من 4%. هذا قريب من الحد النظري لمثل هذا النظام.
مصدر الفوتونات هذا يعمل في نطاق C للاتصالات (حوالي 1550 نانومتر)، حيث تكون الخسائر في الألياف البصرية في أدنى مستوياتها. وهذا يعني أنه يمكن دمجه في خطوط الاتصال الحالية. السرعة العالية وعدم قابلية الفوتونات للتمييز ضروريان للبروتوكولات الكمومية حيث تُشفّر المعلومات في حالات جسيمات ضوئية مفردة. النتيجة تقرّب الشبكات الكمومية القادرة على نقل البيانات لمسافات طويلة دون فقدان الأمان.
التردد 2.5 جيجاهرتز يعني أن الفاصل الزمني بين الفوتونات هو 0.4 نانوثانية فقط. خلال هذا الوقت، يقطع الضوء مسافة 12 سنتيمترًا فقط.