Команда ученых из Израиля сообщила о новом шаге к квантовым компьютерам, криптографии и датчикам — а именно, о прогрессе во внутрикристальной интеграции однофотонного источника при комнатной температуре. Главная их инновация заключается в разработке гибридной антенны с высокой направленностью фотонов.

Конструкция металл-диэлектрической зональной антенны Френеля обеспечивает эффективное обратное возбуждение фотонов за счет размещения излучателя в углублении размером меньше длины волны, расположенном в центре антенны. Таким образом, достигается и обратное возбуждение, и фронтальная связь излучения с оптикой низкой числовой апертуры или оптическими волокнами, пишетhttps://phys.org/news/2024–02-breakthrough-photon-quantum-cryptography.html Phys.org.

Исследователи продемонстрировали широкий спектр возможностей этой концепции, собрав устройства с коллоидальными квантовыми точками или с наноалмазами, содержащими вакансии кремния. Те и другие оказались отличными однофотонными излучателями даже при комнатной температуре. Оба типа устройств показали эффективность собирания приблизительно 70% при числовых апертурах не выше 0,5.

Другими словами, можно использовать очень простые и компактные оптические элементы и, тем не менее, собирать фотоны в желаемый канал или аккуратно посылать фотоны в ближайшее оптическое волокно без необходимости в дополнительной оптике.

Это ключевой ингредиент для интеграции квантовых источников света в реальные квантовые системы. Налаженный процесс обещает упростить процесс интеграции и ускорить воплощение квантовых фотонных устройств.