Fotoneja laskien

Näin pimeimpään vuodenaikaan jokaisesta valopilkusta kannattaa ottaa kaikki ilo irti.

Kvantti-informaation tutkijatkin opettavat vanhalle ilmaisimelle uuden tempun, jota aiemmin uskottiin mahdottomaksi.

Duke Universityn, Ohio State Universityn ja Quantum Opus teollisuuspartnerin yhteistyö on osoittanut, että laajalti käytetty menetelmä yksittäisten fotonien havaitsemiseksi osaa myös laskea ainakin neljän fotonin läsnäolon kerrallaan.

Saavutus käsittää uuden menetelmän suprajohtavan nanolankaisen yksittäisen fotoni-ilmaisimen (SNSPD) lukemiseksi. Ilmaisimen sydämessä on suprajohtava lanka, johon on silmukoitu sähkövirta. Kun fotoni osuu lankaan se aiheuttaa lämpövaikutuksen kautta pienen muutoksen suprajohtavaan virtaan.

Kokeessaan tutkijat kiinnittävät erityistä huomiota sähköisen signaalin alkuperäisen muotoon ja osoittavat, että heillä on riittävästi yksityiskohtia, jotta laskea oikein vähintään neljä fotonia, jotka kulkevat yhdessä paketissa.

Fotonien määrä on erittäin hyödyllinen monissa kvantti-informaation, viestinnän ja kvanttioptiikan kokeilussa mutta se ei ole helppo tehtävä", toteaa Duken tohtorikoulutettava ja tutkimusjulkaisun keskeinen tekijä Clinton Cahall.

Jatkossa tutkijaryhmä pyrkii kokeilemaan, kuinka monta fotonia järjestelmä pystyy mittaamaan. He uskovat voivansa laskea 10 tai jopa 20 fotonia kerrallaan.

Yksi esimerkki työstä osin sama ryhmä työ siitä, kuinka tulevien fotonien ajoituksen käyttäminen kvanttitilojen ohella voisi tuottaa QKD-järjestelmän avaimien jaon jopa megabittien nopeuksilla.

Erityisesti säätämällä fotonin vapautumistaikaa ja fotonin vaihetta, heidän järjestelmä voi koodata kaksi bittiä informaatiota fotonia kohti yhden sijasta.

Tämä yhdistettynä Clinton Cahallin ja professori Jungsang Kimin kehittämien nopeiden ilmaisimien kanssa auttaa järjestelmää lähettämään avaimet viidestä - kymmeneen kertaa nopeammin kuin muut vastaavat menetelmät.