За счет вынужденного комбинационного рассеяния в газе создается пространственно-временная голограмма молекулярных колебаний. Затем эта голограмма используется для высокоэффективного преобразования частоты одиночных фотонов с сохранением корреляции. Предоставлено: Николя Джоли/Институт науки о свете Макса Планка.

Кванты света — фотоны — составляют основу распределения квантовых ключей в современных криптографических сетях. Однако, прежде чем огромный потенциал квантовых технологий будет полностью реализован, остается несколько проблем. Решение одной из них уже найдено.

В статье, опубликованной в журнале Science, группы под руководством Дэвида Новоа, Николя Джоли и Филипа Рассела сообщают о прорыве в преобразовании частоты одиночных фотонов с повышением частоты на основе фотонно-кристаллического волокна с полой сердцевиной (PCF), заполненного газообразным водородом. Сначала в газе создается пространственно-временная голограмма молекулярных колебаний путем вынужденного комбинационного рассеяния. Затем эта голограмма используется для высокоэффективного преобразования частоты одиночных фотонов с сохранением корреляции. Система работает на регулируемой по давлению длине волны, что делает ее потенциально интересной для квантовой связи, где эффективные источники неразличимых одиночных фотонов недоступны на длинах волн, совместимых с существующими оптоволоконными сетями.

Этот подход сочетает в себе квантовую оптику, нелинейную оптику на основе газа, PCF с полой сердцевиной и физику молекулярных колебаний, чтобы сформировать эффективный инструмент, который может работать в любом спектральном диапазоне от ультрафиолетового до среднего инфракрасного — сверхширокий рабочий диапазон. недоступные существующим технологиям. Полученные результаты могут быть использованы для разработки инструментов на основе оптоволокна в таких технологиях, как квантовая связь и визуализация с квантовым усилением.