Одиночные фотоны на кремнии экспресс
Крошечные островки полупроводника, выращенные прямо на кремнии, выстреливают одиночными фотонами — как автомат, выдающий строго по одному шарику. Эти островки называют квантовыми точками. Они способны излучать свет порциями, что нужно для защиты информации в квантовых сетях. Но до сих пор их было трудно совместить с кремниевой электроникой и заставить работать при не слишком низких температурах.
В новой работе квантовые точки из арсенида индия-галлия поместили в кольцевые отражатели — структуры, которые собирают свет в узкий пучок, как зеркальный колодец. Каждую точку можно подстроить электрическим полем: напряжение сдвигает цвет излучения примерно на 16 нанометров — это как переключить радиостанцию, не трогая сам передатчик. При этом чистота одиночных фотонов остаётся высокой: вероятность выдать два фотона сразу — меньше одного процента.
Такие источники можно размещать рядом на одном чипе и настраивать на одну длину волны, чтобы фотоны от разных точек были неразличимы. Это открывает путь к квантовым повторителям и защищённой связи через обычные оптоволоконные линии.
Квантовая точка на кремнии — это как искусственный атом: она удерживает электроны и дырки на крошечном участке, поэтому излучает свет строго определённых цветов.
В сериале «Пространство» квантовая связь позволяет мгновенно передавать сообщения между кораблями — такие источники фотонов могли бы стать основой реальных защищённых каналов.