Квантовая точка размером с несколько тысяч атомов мигает, как неисправная лампочка. То вспыхнет ярко, то почти погаснет. Раньше считалось, что в тёмные моменты она испускает не только одиночные фотоны, но и лишние пары — а это брак для квантовой связи. Новые измерения на отдельных точках показали обратное: у некоторых точек в тусклом состоянии лишних фотонов меньше.
Исследователи следили за излучением одной точки с помощью сверхчувствительных детекторов. Они сравнили, как часто точка выдаёт два фотона сразу в ярком и тёмном состояниях. Оказалось, что в тёмном состоянии вероятность двойного испускания падает сильнее, чем вероятность одиночного. Параметр, показывающий чистоту, улучшился с 0.155 до 0.120 — меньше значит лучше.
Причину нашли в поведении экситонов — связанных пар электрона и дырки. В ярком состоянии часть экситонов образует биэкситоны (две пары сразу), которые испускают два фотона одновременно. В тёмном состоянии горячие экситоны попадают в ловушку — самозахваченное состояние, где энергия рассеивается медленно и без лишних фотонов. Так ловушка работает как фильтр: пропускает одиночные фотоны, но блокирует двойные.
Этот механизм не требует охлаждения до сверхнизких температур или сложных ухищрений. Сама кристаллическая решётка перовскита помогает очищать свет. Если научиться удерживать точку в таком тёмном, но чистом состоянии, квантовые коммуникации станут проще и дешевле.
Перовскитные квантовые точки можно синтезировать в обычной химической посуде при комнатной температуре — в отличие от многих других материалов для квантовой оптики.
В сериале «Пространство» квантовая связь работает через запутанные фотоны — чем чище источник одиночных фотонов, тем надёжнее канал.