يعتمد مصدر الفوتون المنفرد ذي النقطة الكمومية على نقطة كمومية واحدة موضوعة في تجويف ضوئي، وهو مصدر فوتون واحد عند الطلب.
مصدر النقطة الكمومية للفوتون المنفرد
- يمكن أن تثير نبضة الليزر زوجًا من الناقلات المعروفة باسم الإكسيتون في النقطة الكمومية، حيث يؤدي اضمحلال الإكسيتون الفردي بسبب الانبعاث التلقائي إلى انبعاث فوتون واحد.
- بسبب التفاعلات التي تحدث للإكسيتونات، فإن الانبعاث عندما يوجد في النقطة الكمومية إكسيتون واحد مختلفا تماما عن ذلك عندما يوجد في النقطة الكمومية على أكثر من إكسيتون واحد، لذلك يمكن عمل إكسيتون واحد بشكل جاد من خلال نبضة ليزر وتصبح النقطة الكمومية مصدر ضوء غير كلاسيكي ينبعث الفوتونات واحدة تلو الأخرى، وبالتالي تظهر الفوتون المضاد.
- يمكن إثبات انبعاث الفوتونات المفردة عن طريق قياس دالة ارتباط الكثافة من الدرجة الثانية، ويمكن تحسين معدل الانبعاث التلقائي للفوتونات المنبعثة من خلال دمج النقطة الكمومية في تجويف ضوئي، بالإضافة إلى ذلك، يؤدي التجويف إلى الانبعاث في وضع بصري محدد جيدًا مما يزيد من كفاءة مصدر الفوتون.
تطبيقات مصدر النقطة الكمومية للفوتون المنفرد
- تعتبر مصادر الفوتون المنفرد ذات أهمية كبيرة في علوم الاتصالات الكمومية، حيث يمكن استخدامها لمولدات الأرقام العشوائية حقًا، وتظهر الفوتونات المفردة التي تدخل مجزئ الحزمة عدم تحديد كمي متأصل، ويتم استخدام الأرقام العشوائية على نطاق واسع في عمليات المحاكاة باستخدام طريقة مونت كارلو.
- علاوة على ذلك، تعد مصادر الفوتون الفردي ضرورية في التشفير الكمي، إذ يعتبر مخطط (BB84)، هو مخطط توزيع مفتاح كم آمن يمكن إثباته، فهو يعمل مع مصدر ضوء يبعث بشكل مثالي فوتونًا واحدًا فقط في كل مرة.
- نظرًا لنظرية عدم الاستنساخ، لا يمكن أن يحدث التنصت دون أن يتم ملاحظته، حيث أن استخدام العشوائية الكمومية أثناء كتابة المفتاح يمنع أي أنماط في المفتاح يمكن استخدامها لفك تشفير الكود، وبصرف النظر عن ذلك، يمكن استخدام مصادر الفوتون الفردي لاختبار بعض الخصائص الأساسية لنظرية المجال الكمومي.
