Німецькі фізики створили фотонну гармату, здатну випускати поодинокі фотони різних довжин хвиль. Подібні пристрої можуть стати незамінними для організації квантового зв’язку, неприступного для хакерських атак.
Фотонна гармата, розроблена фізиками, є дископодібним кристалом ніобіту літію (з’єднання літію, ніобію і кисню), опромінюваним лазером. Твердотільний лазер (типу Nd: YAG) закачує в кристал фотони з довжиною хвилі 582 нанометра. Фотони скупчуються, відбиваючись від стінок кристала, і можуть, через його особливих властивостей, зазнавати розпад на два фотони з близької, але трохи різною довжиною хвилі близько 1060 нанометрів.
В решті решт фотони залишають кристал, де розділяються на три групи. Вихідні частинки з довжиною хвилі 582 нанометра ігноруються, а пари довгохвильових розділяються. Один з фотонів використовується для комунікації – відправляється приймаючій стороні. А другий фотон служить сигналом того, що перший готовий до відправлення.
Необхідність одиночних фотонів для комунікації виникає через проблеми підслуховування. Справа в тому, що всі сучасні існуючі лазери випускають фотони “пачками”. Якщо вони використовуються для передачі інформації, то частина фотонів з “пачки” може бути перехоплена зловмисником таким чином, що приймаюча сторона цього не помітить. Якщо для передачі повідомлення використовується тільки один фотон, він піде на підслуховування і наявність зловмисника буде одразу виявлено.
Крім того, оскільки поява фотонів – процес випадковий, то необхідно використовувати саме пари фотонів, щоб по наявності одного з них знати, що другий відправився приймаючій стороні.
Авторам вдалося показати, що нагріваючи або охолоджуючи кристал ніобіту літію, можна змінювати довжину хвилі генеруються фотонів в діапазоні ста нанометрів. Використовуючи панель таких кристалів, можна буде у багато разів збільшити швидкість передачі сигналів по одному каналу.
