通往解開量子密碼的道路：光致發光的壓痕關鍵
編譯／高晟鈞
量子加密通訊是結合了現代物理學與光通訊研究的成果。由於量子糾纏的特性，當一個粒子被測量時，則可以得知另一粒子的狀態；而倘若量子通訊被竊聽時，會使量子態發生變化，從而改變通訊內容，從而實現安全、加密的通訊。
革命性的量子發光器
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的一組科學家堆疊了兩種不同的原子薄材料，以實現手性（當一物體無法與鏡像重合便被稱為手性，例如左右手）量子光源，這種量子發光器可以產生圓偏振單光子流或光粒子。
偏振態，是對光子進行編碼的一種手段，對於量子通信與加密十分重要。研究團隊透過單層半導體，在沒有外部磁場的幫助下實現了發射圓偏振光的效應，而這以往只能通過笨重的超導磁體產生的高磁場才能實現。
因此這一成果可謂是打開量子加密通信的一把鑰匙。
光致發光的關鍵
光致發光（Photoluminescence，簡稱PL）是冷發光的一種，指物質吸收光子（或電磁波）後重新輻射出光子（或電磁波）的過程。
研究團隊首先將單分子厚的二硒化鎢半導體層堆疊到更厚的三硫化鎳磷磁性半導體層上，再利用原子顯微鏡在半導體上製造了直徑約為400奈米的壓痕。當雷射光最終聚焦在材料上的壓痕時，會產生兩種效果。
首先壓痕會形成電子陷阱，並刺激單光子從陷阱中發射出來。再者，納米壓痕還破壞了下面三硫化鎳磷晶體的典型磁性，從而產生了指向材料之外的局部磁矩，而該磁矩使發射的光子產生圓偏振現象。
編碼量子信息
該團隊目前正在探索通過施加電或微波刺激來調製單光子圓偏振程度的方法。這種能力將提供一種將量子信息編碼到光子流中的方法。
將光子流進一步耦合到波導中（光的通道），將提供光子另一個傳播方向的電路，而此電路將成為安全量子互聯網的核心。
資料來源:SciTechDaily
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