Een team van UTS-onderzoekers heeft een grote doorbraak gemaakt die de weg zou kunnen effenen voor de volgende generatie kwantumcommunicatie.

Het team, van de Materials and Technology for Energy Efficiency Research Strength bij UTS Science, heeft een materiaal gevonden dat bij kamertemperatuur een enkele puls van een kwantumlicht uitzendt, het wegnemen van een van de barrières voor een extreem snelle en veilige informatieverwerking.

Tot nu, kwantumstralers bij kamertemperatuur zijn alleen waargenomen in driedimensionale materialen zoals diamanten die de integratie van deze componenten in chips en commerciële apparaten belemmeren. De wereld is daarom in een race om kwantumlichtbronnen te vinden in atomair dunne materialen zoals grafeen - de beroemde enkele laag koolstofatomen.

"Dit materiaal - gelaagd hexagonaal boornitride (boor- en stikstofatomen die in een honingraatstructuur zijn gerangschikt) - is vrij uniek, " Associate Professor Mike Ford zei. "Het is atomair dun en wordt traditioneel gebruikt als smeermiddel; maar bij zorgvuldige verwerking kan het gekwantiseerde lichtpulsen uitzenden - enkele fotonen die informatie kunnen dragen.

"Dat is belangrijk omdat een van de grote doelen is om optische computerchips te maken die kunnen werken op basis van licht in plaats van elektronen, daardoor veel sneller werken met minder warmteontwikkeling."

De enkele fotonbronnen werden ontdekt door Trong Toan Tran, Kerem Bray, Mike Ford, Milos Toth en Igor Aharonovich van UTS Science, wiens bevindingen zojuist zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Natuur Nanotechnologie .

Universitair hoofddocent Igor Aharonovich zei dat de enkele fotonbronnen helderder zijn dan alle andere die momenteel beschikbaar zijn, en zijn veelbelovende middelen voor absoluut veilige communicatie en kwantumberekening.

"Je kunt zeer veilige communicatiesystemen maken met behulp van enkele fotonen, " verklaarde universitair hoofddocent Igor Aharonovich. "Elk foton kan worden gebruikt als een qubit (kwantumbit, vergelijkbaar met standaard elektronische bits), maar omdat men afzonderlijke fotonen niet kan afluisteren, de informatie is veilig."

Promovendus Trong Toan Tran zei dat de resultaten het ongekende potentieel aantonen van hexagonaal boornitride voor grootschalige nanofotonica en kwantuminformatieverwerkingsapparatuur.

"Dit materiaal is heel gemakkelijk te fabriceren, " zei hij. "Het is een veel meer haalbare optie omdat het bij kamertemperatuur kan worden gebruikt; het is goedkoop, duurzaam en is in grote hoeveelheden verkrijgbaar.

"Uiteindelijk willen we een 'plug and play'-apparaat bouwen dat op verzoek enkele fotonen kan genereren, die zal worden gebruikt als een eerste prototypebron voor schaalbare kwantumtechnologieën die de weg zullen effenen voor kwantumcomputing met hexagonaal boornitride, " hij zei.