Des scientifiques allemands ont créé une nouvelle façon de générer des photons uniques infrarouges à base de silicium. La source génère jusqu'à 100 000 photons par seconde. L'approche pourrait combiner la cryptographie quantique avec les technologies de semi-conducteurs populaires.
La distribution de clés quantiques est utilisée pour assurer la sécurité des données. L'essence de la méthode est de générer une clé de cryptage secrète partagée pour deux utilisateurs distants en utilisant uniquement un canal de communication ouvert. La méthode est basée sur les lois de la mécanique quantique. Un tiers qui tente de déchiffrer la clé peut toujours être trouvé. Le processus réel de mesure d'un état quantique conduit à des anomalies - indéterminisme quantique. Dans ce cas, la clé n'est générée avec succès que si les anomalies ne dépassent pas le seuil spécifié.
Les protocoles de transmission de la cryptographie quantique sont basés sur la transmission de photons uniques. Les photons sont des quanta de lumière sous forme d'ondes électromagnétiques transversales. Le système à photon unique garantit la sécurité de la méthode. S'il y a plusieurs photons, ils peuvent être interceptés et la clé sélectionnée de la même manière que les utilisateurs autorisés. Mais il y a des fonctionnalitésaux sources de photons uniques. Malgré les progrès réalisés, de faibles impulsions laser sont utilisées dans leur création. Et un autre problème fondamental est le bruit. La fibre optique se réchauffe différemment en raison de la transmission de photons individuels et peut donc être pliée. En raison de ces limitations, il existe désormais des limites à la bande passante des communications quantiques. Un câble standard transmet 1,26 mégabits par seconde sur une distance de 50 km. Et 1,16 bits par heure pour une distance de 404 km sur un câble spécial avec une perte de données ultra-faible.
Physics Source de l'Université de Technologie de Dresde sous la direction de Michael Hollenbach et des scientifiques du Helmholtz Center Dresden-Rossendorf ont créé un système de sources de photons uniques basé sur des plaquettes SOI en silicium. Les puces de silicium sont au cœur de tous les appareils modernes, y compris les processeurs et les microcontrôleurs. En règle générale, les microcircuits sont en silicium monocristallin.
À l'aide d'un accélérateur, des scientifiques allemands ont placé des atomes de carbone dans du silicium. Deux atomes C voisins, avec l'atome de silicium Si, ont formé une molécule séparée appelée le centre G. Le centre G émet des photons sous un laser focalisé de 1,3 micron. Les photons de ce type se propagent sans obstacles le long de la fibre optique.
Un prototype de générateur, créé par des physiciens allemands, peut créer environ 100 000 photons uniques. Tous les tests scientifiques ont été effectués sur une plaque SOI installée dans un cryostat Attocube 800 en boucle fermée qui a fourni une température de base de 4,6K.
Les auteurs de l'étude rapportent qu'ils ont été les premiers à démontrer la faisabilité de placer des émetteurs à photon unique dans des plaques SOI industrielles. Ils ont également présenté le concept de mise en œuvre d'une plate-forme photonique compatible avec les technologies modernes du silicium.
La découverte aidera à intégrer des processeurs quantiques et des répéteurs dans des systèmes existants utilisant des composants en silicium.
Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Optis Express .
