Gli scienziati hanno bisogno di singoli fotoni per la crittografia quantistica e i computer quantistici. I fisici di Leida hanno ora dimostrato sperimentalmente un nuovo metodo di produzione. Pubblicazione in Lettere di revisione fisica il 23 luglio ^rd .

Quando ci parliamo, utilizziamo una vasta gamma di strumenti di comunicazione. Gridiamo o sussurriamo, usa una voce alta o bassa e parla lentamente o velocemente. La luce è anche una ricca fonte di informazioni. Può variare di colore, intensità, polarizzazione e flash brevi o lunghi. La luce di solito consiste di innumerevoli particelle:fotoni. Ma se usi singoli fotoni, ottieni l'accesso a un livello nascosto di informazioni. Si verificheranno fenomeni quantistici, come lo spin e l'entanglement, permettendo di comunicare in perfetta segretezza, o per risolvere complicati problemi matematici con i computer quantistici. Però, produrre singoli fotoni non è banale. Gli scienziati stanno cercando modi per farlo il più facilmente possibile. Il gruppo di ottica quantistica dell'Università di Leiden ha ora dimostrato sperimentalmente un nuovo metodo.

I fisici creano singoli fotoni come segue:un laser brilla su un grande atomo artificiale, un punto quantico, all'interno di una cavità ottica. La cavità cattura la luce laser, che continua a rimbalzare finché non colpisce il punto quantico. All'interno del punto quantico un elettrone si eccita, dopo di che ritorna al suo livello energetico originale, emettendo un singolo fotone. Missione compiuta. Ma, realizzando un vero e proprio "tornello a fotone singolo, " dove il fenomeno sottostante è chiamato "blocco di fotoni, " è molto difficile perché qualsiasi luce laser residua rovinerà i singoli fotoni.

I ricercatori di Leida hanno ora fornito prove sperimentali per un modo diverso di produrre singoli fotoni. I co-autori Vincenzo Savona e Hugo Flayac dell'EPFL Losanna hanno elaborato la teoria per questo. In questo metodo, chiamato blocco fotonico non convenzionale, il punto quantico all'interno della cavità è eccitato dalla luce di una certa polarizzazione. L'interferenza quantistica fornisce quindi un raggio di singoli fotoni. "Il nostro metodo funziona attraverso un meccanismo fisico fondamentalmente diverso, ", afferma l'autore principale Henk Snijders. "Questo rende questa scoperta interessante".