Fotoni kerrallaan huonelämpötilassa

Los Alamos National Laboratory on tuottanut ensimmäisen tunnetun materiaalin, joka kykenee yksittäisen fotonin emissioon huoneen lämpötilassa ja televiestinnän aallonpituuksilla. Nämä hiilinanoputken kvanttitason valoemitterit voivat olla tärkeitä optiikkaan perustuvalle kvantti-informaation prosessoinnille ja tietoturvallisuudelle.

Tähän mennessä materiaaleja, jotka voisivat toimia yksittäisien fotonien emittereinä näillä aallonpituuksilla, on täytynyt jäähdyttää nestemäisiin heliumlämpötiloihin.

Kriittinen läpimurto tässä työssä oli työryhmän kyky pakottaa nanoputki emittoimaan valoa yhdestä pisteestä pitkin putkea ja vain vikakohdasta eli rajoittaa vikojen määrä vain yhteen per putki.

Valoa lähettämällä vain yksi fotoni kerrallaan voidaan sitten hallita fotonien kvanttiominaisuuksia informaation tallentamiseen, manipuloimiseen ja siirtämiseen.

Toteutuksessa tutkijat käyttivät kemiallista prosessia, jossa orgaaninen molekyyli saatiin sitoutumaan nanoputken pinnalle toimimaan tarkoituksenmukaisena vikakohtana.

Sopivan aallonpituuden valinta fotonille perustui valitsemalla sopivan halkaisijan omaava nanoputki. Nämä hiilinanoputkiset kvanttitason valoemitterit voivat olla erittäin tärkeitä myös ultrasensitiivisen tunnistukseen, metrologian ja kuvantamistarpeiden kannalta sekä fotonilähteinä kvanttioptiikan kehityksessä.

Aiheesta aiemmin: