Wetenschappers hebben individuele fotonen nodig voor kwantumcryptografie en kwantumcomputers. Leidse natuurkundigen hebben nu experimenteel een nieuwe productiemethode gedemonstreerd. publicatie in Fysieke beoordelingsbrieven op 23 juli ^rd .

Als we met elkaar praten, we gebruiken een breed scala aan communicatiemiddelen. We schreeuwen of fluisteren, gebruik een hoge of lage stem en spreek langzaam of snel. Licht is ook een rijke bron van informatie. Het kan variëren in kleur, intensiteit, polarisatie en korte of lange flitsen. Licht bestaat meestal uit talloze deeltjes - fotonen. Maar als je enkelvoudige fotonen gebruikt, je krijgt toegang tot een verborgen niveau van informatie. Quantum verschijnselen zullen optreden, zoals spin en verstrengeling, waardoor het mogelijk is om in volmaakt geheim te communiceren, of om ingewikkelde wiskundige problemen met kwantumcomputers op te lossen. Echter, het produceren van individuele fotonen is niet triviaal. Wetenschappers zoeken naar manieren om dat zo gemakkelijk mogelijk te doen. De quantumopticagroep van de Universiteit Leiden heeft nu een nieuwe methode experimenteel gedemonstreerd.

Natuurkundigen creëren afzonderlijke fotonen als volgt:een laser schijnt op een groot kunstmatig atoom - een kwantumstip - in een optische holte. De holte vangt het laserlicht op, die blijft rondspringen totdat hij de kwantumstip raakt. Binnen de kwantumstip wordt een elektron opgewonden, waarna het terugvalt naar zijn oorspronkelijke energieniveau, het uitzenden van een enkel foton. Missie volbracht. Maar, het maken van zo'n echte "single photon tourniquet, ' waarbij het onderliggende fenomeen 'fotonblokkade' wordt genoemd, " is erg moeilijk omdat eventueel achtergebleven laserlicht de afzonderlijke fotonen zal bederven.

Leidse onderzoekers hebben nu experimenteel bewijs geleverd voor een andere manier om losse fotonen te produceren. Medeauteurs Vincenzo Savona en Hugo Flayac van EPFL Lausanne bedachten hiervoor de theorie. Bij deze methode, onconventionele fotonblokkade genoemd, wordt de kwantumdot in de holte geëxciteerd door licht van een bepaalde polarisatie. Kwantuminterferentie levert dan een bundel van individuele fotonen op. "Onze methode werkt via een fundamenteel ander fysiek mechanisme, ", zegt hoofdauteur Henk Snijders. "Dat maakt dit een interessante ontdekking."