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Se presenta la pistola de fotones Quantum Rainbow
Hemos escuchado mucho sobre la posibilidad de una Internet cuántica que utilice fotones individuales para codificar y enviar información protegida por la tecnología emergente de la criptografía cuántica.
La principal ventaja de este sistema es la seguridad perfecta, el tipo de cosas por las que los gobiernos, las fuerzas armadas, los bancos y otros grupos diversos pagarían generosamente por lograrlo.
Una de las tecnologías habilitadoras para una Internet cuántica es una pistola de fotones confiable que puede disparar fotones individuales bajo demanda. Eso no es fácil.
Una de las debilidades importantes de los sistemas criptográficos cuánticos actuales es la posibilidad finita de que los láseres actuales emitan fotones en grupos en lugar de uno a la vez. Cuando esto sucede, un fisgón puede usar estos fotones adicionales para extraer información sobre los datos que se transmiten.
Por lo tanto, no hay escasez de interés en desarrollar pistolas de fotones que emitan fotones individuales y, de hecho, varios grupos han logrado un progreso significativo en este sentido.
En este contexto, Michael Fortsch del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Erlangen, Alemania, y algunos amigos dicen hoy que han logrado un avance significativo. Estos muchachos creen que han construido un emisor de fotones con una variedad de propiedades que lo hacen mucho más flexible, eficiente y útil que cualquier otro antes: una especie de superpistola de fotones.
La pistola es un cristal en forma de disco de niobato de litio con luz de 582 nm procedente de un láser de granate de itrio y aluminio dopado con neodimio (Nd: YAG). El niobato de litio es un material no lineal que hace que los fotones individuales se conviertan espontáneamente en pares de fotones.
Entonces, los fotones de 582 nm rebotan dentro del disco y eventualmente emergen como fotones de 582 nm sin cambios o como un par de fotones entrelazados con aproximadamente el doble de la longitud de onda (aproximadamente 1060 nm). Este par entrelazado no tiene la misma longitud de onda, por lo que los tres tipos de fotones se pueden separar fácilmente.
Los fotones de 582 nm se ignoran. Del otro par, uno se usa para transmitir información y el otro es captado por un detector para confirmar que el otro fotón está listo para la transmisión.
Entonces, ¿qué tiene de especial esta pistola de fotones? Lo primero y más importante es que la pistola emite fotones por parejas. Eso es significativo porque la detección de un fotón es una señal inequívoca de que también se ha emitido otro. Es como una marca de tiempo que dice que un fotón está en camino.
Este llamado heraldo de fotones significa que no puede haber confusión sobre si el arma está filtrando información en secreto a un posible intruso.
Esta pistola también es rápida, emite unos 10 millones de pares de fotones por segundo por mW y también dos órdenes de magnitud más eficiente que otras pistolas de fotones.
Estos tipos también pueden cambiar la longitud de onda de los fotones que emite la pistola al calentar o enfriar el cristal y, por lo tanto, cambiar su tamaño. Este arco iris de colores se extiende a más de 100 nm (está bien, no es un arco iris, pero te haces una idea).
Eso es importante porque significa que la pistola puede ajustarse a varias transiciones atómicas diferentes, lo que permite a los físicos e ingenieros jugar con una variedad de átomos diferentes para el almacenamiento de información cuántica.
En general, una hazaña impresionante y claramente un paso habilitador en el camino hacia herramientas de procesamiento de información cuántica más poderosas.
Ref: arxiv.org/abs/1204.3056 : Una fuente versátil de fotones individuales para el procesamiento de información cuántica