Запутанные на квантовом уровне фотоны света уже используются в некоторых местах для создания безопасных квантовых коммуникационных сетей. Но более широкому распространению этих технологий мешает то, что большинство устройств, генерирующих пары запутанных фотонов, работает в диапазоне, отличном от диапазона, используемого в оптических коммуникациях. Однако, группа исследователей из университета Штутгарта, Германия, разработала устройство на базе наноразмерных полупроводниковых квантовых точек, свойства которых позволяют изменить длину волны запутанных фотонов света так, что она начинается попадать в пределы инфракрасного C-диапазона, используемого в стандартных оптических коммуникациях.

Следует отметить, что другие подобные устройства на базе квантовых точек в подавляющем большинстве излучали запутанные фотоны с длиной волны около 900 нанометров. Такая длина волны находится очень близко к диапазону видимого света и по целому ряду причин такие фотоны не могут использоваться в оптических коммуникациях.

«Мы первыми в истории продемонстрировали технологию излучения квантовой точкой запутанных на уровне поляризации фотонов с длиной волны 1550 нанометров» – рассказывает Симоне Лука Порталупи (Simone Luca Portalupi), старший научный сотрудник университета Штутгарта, – «Фотоны с такой длиной волны слабо поглощаются материалом оптического волокна и молекулами воздуха, они способны нести квантовую информацию на большие расстояния и для этого может использоваться стандартное телекоммуникационное оборудование».

Квантовая точка, способная излучать запутанные фотоны, изготовлена из арсенида индия, нанесенного на основание из арсенида галлия. Такие квантовые точки способны излучать как единичные фотоны, так и пары запутанных фотонов. Поэтому для фильтрации и разделения излучаемых точкой фотонов исследователи использовали так называемый широкополосный распределенный отражатель Брэгга, изготовленный из множества слоев различных материалов.

В своей дальнейшей работе исследователи проведут ряд работ, направленных на увеличение идентичности излучаемых фотонов света, на обеспечение работы устройства при более высокой температуре окружающей среды и на увеличение численности потока излучаемых запутанных фотонов. Если все эти работы завершаться успехом, то появление нового генератора запутанных инфракрасных фотонов может поспособствовать более широкому внедрению технологий квантовой криптографии и коммуникаций, включая и спутниковые коммуникации.