Оказалось, что крошечный дефект в материале толщиной в атом может стать ключом к связи будущего. Источник: нейросеть Потребность в надежной защите данных растет с каждым днем, но обычные технологии связи, подчиняющиеся законам классической физики, уже подходят к своему пределу. Их безопасность не безгранична. К счастью, у нас есть выход — квантовая коммуникация. В ее основе лежит необычное поведение света: единичные фотоны становятся переносчиками информации. Это совершенно другой принцип работы, который обещает создать сверхзащищенные и эффективные системы связи. Для таких технологий будущего нужны новые источники, способные испускать одиночные фотоны. Многообещающими кандидатами оказались ультратонкие двумерные полупроводники, толщиной всего в несколько атомных слоев. У них прекрасные электрические и оптические свойства. Главная задача — повысить эффективность генерации этих единичных фотонов, но до недавнего времени никто не знал, как именно это сделать и на что способны эти материалы. Исследователи из Университета Киото решили эту загадку. Они предположили, что если взять однослойный диселенид вольфрама и создать в нем всего один дефект, то к этому месту будут притягиваться экситоны — связанные пары из электрона и дырки. Такой источник будет испускать ровно один фотон за раз. Подробности опубликованы в издании Science Advances. Ученые провели эксперимент: они нагрели образец однослойного диселенида вольфрама, чтобы создать несколько дефектов и искусственно нарушить симметрию кристалла. В результате появились два четких пика свечения, соответствующих «ярким» и „темным“ экситонам. Затем исследователи измерили свечение и корреляцию фотонов при температуре около -265°C, применяя внешнее магнитное поле для управления излучением. Оказалось, что даже слабое поле значительно усиливало свечение. Измерения также показали антибунчинг фотонов — явление, когда световые частицы испускаются по одной, а не группами. Это доказывает, что система работает как источник единичных фотонов даже в магнитном поле, а само поле только повышает ее эффективность. Это важный результат, — объясняет руководитель группы Казунари Мацуда. — Мы показали, что одиночными фотонами в двумерном полупроводнике можно управлять с помощью магнитного поля. Это открывает путь к созданию защищенных, эффективных и компактных устройств для квантовой информации. Реальная польза этого исследования лежит в практической плоскости создания квантового интернета. Сегодняшние методы шифрования уязвимы перед растущей мощью квантовых компьютеров. Технология, предложенная японскими учеными, — это шаг к аппаратному решению. Представьте себе защищенные каналы связи для правительств и банков , где подслушивание физически невозможно. Но что еще важнее, такие компактные и управляемые источники фотонов можно встроить в обычные электронные чипы. Это приближает эру персональных квантовых устройств — например, защищенных смартфонов или дата-центров с принципиально новым уровнем безопасности. Основное слабое место работы — это экстремальные условия, в которых проводился эксперимент. Температура -265°C требует использования жидкого гелия и сложного криогенного оборудования. Это делает систему дорогой, громоздкой и непригодной для массового применения вне лаборатории. Хотя ученые и доказали сам принцип, ключевая проблема — «поднять» температуру работы такого источника до более практичных значений, например, до комнатной температуры или хотя бы до температур, легко достигаемых компактными термоэлектрическими охладителями. Без решения этой проблемы о коммерциализации технологии говорить преждевременно. Ранее мы разбирались , когда появится квантовый интернет. Создан новый источник одиночных фотонов Максим Наговицын Source: https://innovanews.ru/info/news/hightech/sozdan-novyjj-istochnik-odinochnykh-fotonov/