Corbis RF.
Corbis RF.

Tutkijat ovat rakentaneet ensimmäisen valoaseen, joka syöttää yksittäisiä fotoneita optiseen kuituun.

Tutkijat ovat rakentaneet ensimmäisen valoaseen, joka syöttää yksittäisiä fotoneita optiseen kuituun. Näin saatetaan tavallista puhelinkaapelia pitkin lähettää salaisia viestejä, joita on mahdoton vakoilla.

Andrew Shields ja hänen kollegansa, jotka ovat työssä Toshiban tuitkimuslaboratoriossa Englannin Cambridgessä, rakensivat fotoneita ”ampuvan” LEDin. Se on tavallinen puolijohdediodi, mutta sen pintaa peittävät kvanttipisteet, joissa sähköä johtavat elektronit on pakotettu yhden pisteen läheisyyteen samaan tapaan kuin atomin elektronit atomin ytimen ympärille.

Tavallinen LED säteilee fotoneita, kun sen elektronit yhtyvät puolijohteen aukkoihin. Kvanttipisteillä päällystetyssä LEDissä fotoneita syntyy vain kvanttipisteiden sisällä. Shields varmistaa maskilla, että fotoneita tulee vain yhdestä kvanttipisteestä. Näin matkaan pääsee yksi fotoni kerrallaan. Tällä tavalla tietoa siirtyy optisessa kuidussa yhden megabitin sekuntivauhdilla.

Shieldsin LEDillä voi olla suuri merkitys tietoturvalle, sillä se mahdollistaa idioottivarman kvanttikryptogarfian eli kvanttisalauksen. Kvanttisalaus perustuu hiukkasten, esimerkiksi juuri fotonien, kvanttitilaan, jota ei voida lukea tuhoamatta sitä. Salaus toimii kuitenkin luotettavasti vain kun se suoritetaan yksittäisillä fotoneilla.

Esimerkiksi pankkisiirrot saattavat jo piankin käyttää kvanttisalausta. ”Laitteemme voisi olla kaupallisessa levityksessä kahden kolmen vuoden kuluessa”, toteaa Shields New Scientistin uutisessa.