Для квантовой связи, криптографии и других целей учёным нужны источники одиночных фотонов. Технология эта существует, но очень долгое время все разработки были громоздкими и требовали использования огромных магнитов. Американским специалистам удалось не только создать «компактный» источник фотонов, но и придумать прибор «2 в 1» — он излучает фотоны и придаёт им круговую поляризацию. Если добавить к нему модулятор, то на выходе можно получить закодированную и защищённую связь.
Ставшие уже классическими источники генерируют поляризованные фотоны в магнитном поле. Такой метод подойдёт для научных лабораторий, но не совсем годится, когда нужны небольшие решения. В Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) разработали прибор, конструкция которого не подразумевает использование больших магнитов. Учёные просто взяли два атомарно тонких полупроводника и наделали вмятин в верхнем из них.
Верхний слой из диселенида вольфрама имеет меньшую толщину по сравнению с нижним, который выполнен из магнитного соединения трисульфида никель-фосфора. Чтобы сделать вмятины диаметром 400 нм и глубиной около одного нанометра учёные задействовали атомарно-силовой микроскоп. К сравнению, 200 таких вмятин можно легко разместить на срезе человеческого волоса. Такие вмятины нужны, чтобы в них стекались электроны из диселенида вольфрама, которые потом, взаимодействуя друг с другом, генерируют одиночные фотоны.
Под каждой лункой расположен слой магнитного материала. Это необходимо, чтобы задавать вектор поляризации вылетающим из них фотонам. Именно поляризацию можно с уверенностью назвать ключом для дальнейшей передачи данных. Если добавить волновод, то потоки фотонов можно направлять куда угодно, например, в микросхему, чтобы выполнить какие-то операции и вычисления, или в оптический канал связи, чтобы данные приняли на другом конце планеты.
«Наше исследование показывает, что монослойный полупроводник может излучать поляризованный свет с круговой поляризацией без помощи внешнего магнитного поля», — говорится в опубликованной научной работе. — «До этого момента необходимый эффект можно было достичь путём создания большого такого поля, для которого требуются большие сверхпроводящие магниты. Преимущество нашего подхода, основанного на эффекте ближнего взаимодействия, заключается в дешевизне изготовления и надёжности».
Источник
