Ilmuwan Jerman telah menciptakan cara baru untuk menghasilkan foton tunggal inframerah berdasarkan silikon. Sumber tersebut menghasilkan hingga 100 ribu foton per detik. Pendekatan ini dapat menggabungkan kriptografi kuantum dengan teknologi semikonduktor populer.
Distribusi kunci kuantum digunakan untuk memastikan keamanan data. Inti dari metode ini adalah menghasilkan kunci enkripsi rahasia bersama untuk dua pengguna jarak jauh hanya dengan menggunakan saluran komunikasi terbuka. Metode ini didasarkan pada hukum mekanika kuantum. Pihak ketiga yang mencoba mendekripsi kunci selalu dapat ditemukan. Proses sebenarnya dalam mengukur keadaan kuantum mengarah ke anomali - indeterminisme kuantum. Dalam kasus ini, kunci berhasil dibuat hanya jika anomali tidak melebihi ambang batas yang ditentukan.
Protokol transmisi kriptografi kuantum didasarkan pada transmisi foton tunggal. Foton adalah kuanta cahaya dalam bentuk gelombang elektromagnetik transversal. Sistem foton tunggal memastikan keamanan metode. Jika ada beberapa foton, maka foton tersebut dapat dicegat dan kunci dipilih dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh pengguna yang berwenang. Tetapi ada fiturdi sumber foton tunggal. Terlepas dari kemajuan yang dibuat, pulsa laser yang lemah digunakan dalam pembuatannya. Dan masalah mendasar lainnya adalah kebisingan. Serat optik memanas secara berbeda karena transmisi foton individu, dan karenanya dapat dibengkokkan. Karena keterbatasan ini, sekarang ada batasan bandwidth komunikasi kuantum. Kabel standar mentransmisikan 1,26 megabit per detik dalam jarak 50 km. Dan 1,16 bit per jam untuk jarak 404 km melalui kabel khusus dengan kehilangan data sangat rendah.
Fisika dari Universitas Teknologi Dresden di bawah kepemimpinan Michael Hollenbach dan ilmuwan dari Helmholtz Center Dresden-Rossendorf telah menciptakan sistem sumber foton tunggal berdasarkan wafer silikon SOI. Chip silikon adalah jantung dari semua perangkat modern, termasuk prosesor dan mikrokontroler. Biasanya, sirkuit mikro terbuat dari silikon monokristalin.
Dengan menggunakan akselerator, ilmuwan Jerman menempatkan atom karbon dalam silikon. Dua atom C yang bertetangga, bersama dengan atom silikon Si, membentuk molekul terpisah yang disebut pusat G. G-center memancarkan foton di bawah laser 1,3 mikron terfokus. Foton jenis ini merambat tanpa hambatan di sepanjang serat optik.
Sebuah generator prototipe, yang dibuat oleh fisikawan Jerman, dapat membuat sekitar 100 ribu foton tunggal. Semua pengujian ilmiah dilakukan pada pelat SOI yang dipasang di cryostat loop tertutup Attocube 800 yang menyediakan suhu dasar 4,6K.
Penulis studi melaporkan bahwa mereka adalah yang pertama menunjukkan kelayakan menempatkan pemancar foton tunggal di pelat SOI industri. Mereka juga mempresentasikan konsep penerapan platform fotonik yang kompatibel dengan teknologi silikon modern.
Penemuan ini akan membantu mengintegrasikan prosesor kuantum dan repeater ke dalam sistem yang ada menggunakan komponen silikon.
Hasil penelitiannya dipublikasikan di jurnal Optis Express .
