Одиночные фотоны из оптоволокна экспресс
Обычная лампа разбрасывает свет во все стороны, и предсказать, когда вылетит очередной фотон, невозможно. А для квантовых технологий нужен совсем другой свет — одиночные фотоны, которые появляются строго по одному, как письма из щели почтового ящика. Физики научились делать такие фотоны в оптоволокне — том самом, что уже опутывает города для интернета.
Внутри волокна добавили немного германия, чтобы оно стало чувствительным к ультрафиолету. Затем ультрафиолетовым лазером записали внутри волокна крошечную решётку из тёмных и светлых полос. Эта решётка работает как зеркало для света, но отражает не всё подряд, а только очень узкий участок спектра — как узкая щель в двери, через которую проходит только один сорт писем. Когда в волокно запускают мощный лазер накачки, иногда рождаются сразу два фотона. Один из них отражается от решётки и выходит обратно, а второй летит дальше. Поймав первый, мы узнаём: второй точно существует и уже в пути.
В опыте такие пары рождались достаточно часто, а ложных срабатываний было мало — на 70 настоящих пар приходилась одна случайная. Это значит, что источник можно использовать в квантовых сетях: посылать одиночные фотоны по волокну и соединять их с квантовой памятью, где свет останавливают и хранят. Такая память нужна, чтобы разные типы квантовых устройств могли общаться друг с другом.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.09679
We present a fiber-based source of narrowband heralded single photons in the telecoms C-band. Photon pairs were generated by spontaneous four-wave mixing in photonic crystal fiber (PCF) with a germanium-doped region incorporated into its core for enhanced photosensitivity. A fiber Bragg grating (FBG) with a bandwidth of 0.2 nm and contrast of 17.5 dB was UV-written into the PCF to reflect a sub-nanometre slice of the photon-pair spectrum. This allowed narrowband photons to be heralded at the proximal end of the fiber by detection events after the distal end. We present photon counting data with a coincidence-to-accidental ratio of up to 70. Our source demonstrates a viable route to fiber-integrated narrowband heralded single photon sources suitable for coupling to quantum memories and interfacing heterogeneous qubit types.
Волоконная решётка, отражающая только узкий участок спектра, работает как крошечное зеркало толщиной в доли миллиметра, но способна отсеять почти весь лишний свет.