德国亥姆霍兹研究中心协会 硅晶片中由碳原子注入产生的单个缺陷的示意图，该缺陷发射耦合到光纤的电信0波段(波长范围:1260至1360纳米)的单个光子
信用:HZDR/Juniks 量子技术有着巨大的前景:仅仅几年后，量子计算机有望革新数据库搜索、人工智能系统和计算模拟
今天，量子密码术已经可以保证绝对安全的数据传输，尽管有局限性
与我们目前的硅基电子产品最大可能的兼容性将是一个关键优势
这正是亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫实验室和德累斯顿大学的物理学家取得显著进展的地方:该团队设计了一种硅基光源，可以产生在玻璃纤维中传播良好的单光子
量子技术依赖于尽可能精确地控制量子粒子行为的能力，例如通过将单个原子锁定在磁阱中，或者通过玻璃纤维发送单个轻粒子(称为光子)
后者是量子密码术的基础，量子密码术是一种通信方法，原则上是防窃听的:任何想要窃取数据的人拦截光子都不可避免地破坏了它们的量子特性
消息的发送者和接收者将会注意到这一点，并且能够及时地停止泄露的传输
这就要求光源能够传递单个光子
这种系统已经存在，尤其是基于钻石的系统，但它们有一个缺陷:“这些钻石源只能产生不适合光纤传输的光子，”HZDR物理学家DR
乔治·阿斯塔霍夫
这是实际使用的一个重大限制
因此，阿斯塔霍夫和他的团队决定使用一种不同的材料——经过试验和测试的电子基础材料硅
每秒100，000个光子 为了使这种材料产生光纤通信所需的红外光子，专家们对其进行了特殊处理，用HZDR离子束中心的加速器选择性地将碳射入硅中
这在材料中产生了所谓的重力中心——两个相邻的碳原子与一个硅原子结合，形成一种人造原子
当用红色激光辐射时，这种人造原子发出波长为1
3微米，非常适合光纤传输的频率
“我们的原型每秒能产生10万个光子，”阿斯塔霍夫报道
“而且是稳定的
即使连续运行了几天，我们也没有观察到任何恶化
“然而，该系统只能在极其寒冷的条件下工作——物理学家使用液氦将其冷却到零下268摄氏度
“我们第一次能够证明硅基单光子源是可能的，”阿斯塔霍夫的同事Dr
那边的贝伦肯很乐意报道
“这基本上使得将这种光源与其他光学元件集成在一个芯片上成为可能
“除此之外，将这种新光源与谐振器耦合起来，以解决红外光子大量随机从光源中出现的问题，也是很有意义的
然而，为了在量子通信中使用，需要按需产生光子
芯片上的光源 这种谐振器可以被调谐到精确地达到光源的波长，这将使得有可能增加产生的光子的数量，使它们在任何给定的时间都是可用的
“已经证明这种谐振器可以在硅中制造，”贝伦奇报道
“缺失的一环是基于硅的单光子源
这正是我们现在能够创造的
" 但是在他们考虑实际应用之前，HZDR的研究人员仍然必须解决一些问题——比如更系统地生产新的电信单光子源
“我们将努力以更高的精度把碳植入硅中，”乔治·阿斯塔霍夫解释道
“HZDR及其离子束中心为实现此类想法提供了理想的基础设施
"
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