Quanta van licht - fotonen - vormen de basis van de distributie van kwantumsleutels in moderne cryptografische netwerken. Voordat het enorme potentieel van kwantumtechnologie volledig is gerealiseerd, blijven er echter nog een aantal uitdagingen over. Voor één daarvan is nu een oplossing gevonden.

In een paper gepubliceerd in het tijdschrift Science , rapporteren teams onder leiding van David Novoa, Nicolas Joly en Philip Russell een doorbraak in frequentie-up-conversie van enkele fotonen, gebaseerd op een holle-kern fotonische kristalvezel (PCF) gevuld met waterstofgas. Eerst wordt een ruimtelijk-temporeel hologram van moleculaire trillingen in het gas gecreëerd door gestimuleerde Raman-verstrooiing. Dit hologram wordt vervolgens gebruikt voor zeer efficiënte, correlatiebehoudende frequentieconversie van enkele fotonen. Het systeem werkt op een door druk afstembare golflengte, waardoor het potentieel interessant is voor kwantumcommunicatie, waar efficiënte bronnen van niet te onderscheiden enkelvoudige fotonen niet beschikbaar zijn bij golflengten die compatibel zijn met bestaande glasvezelnetwerken.

De aanpak combineert kwantumoptica, op gas gebaseerde niet-lineaire optica, holle kern PCF en de fysica van moleculaire trillingen om een ​​efficiënt instrument te vormen dat in elke spectrale band kan werken, van ultraviolet tot midden-infrarood - een ultrabreed werkbereik ontoegankelijk voor bestaande technologieën. De bevindingen kunnen worden gebruikt om op glasvezel gebaseerde tools te ontwikkelen in technologieën zoals kwantumcommunicatie en kwantumverbeterde beeldvorming. + Verder verkennen

Op maat gemaakte enkele fotonen:optische controle van fotonen als sleutel tot nieuwe technologieën