โฟตอนเดี่ยวเป็นรากฐานสำคัญสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมที่เกิดขึ้นใหม่มากมาย แต่การสร้างแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่สมบูรณ์แบบนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพยายามพัฒนาระบบขนาดกะทัดรัดที่สามารถทำงานนอกสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวังโดยไม่ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานในการทำความเย็นแบบ sub-zero ขนาดใหญ่เทอะทะ
ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์
ในออสเตรเลียได้จัดการกับความท้าทายนี้โดยการพัฒนาการออกแบบแหล่งที่มาใหม่ที่สามารถผลิตโฟตอนเดี่ยวได้มากกว่า 10 ล้านตัวต่อวินาทีในขณะที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่สมบูรณ์แบบจะช่วยให้ผู้ใช้มีโฟตอนเดียวที่บริสุทธิ์ตามต้องการ อุปกรณ์ในโลกแห่งความเป็นจริง
มักจะมีการแลกเปลี่ยนระหว่างคุณลักษณะในอุดมคติเหล่านี้ซึ่งแตกต่างกันไปตามการใช้งาน ในงานล่าสุด นักวิจัยที่ใช้แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวบนวัสดุผลึก 2 มิติที่เรียกว่า โครงสร้างอะตอมของคริสตัลไม่สมบูรณ์ และแสงจากแหล่งที่มีความเข้มข้นสูง เช่น เลเซอร์ อาจทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์
หรือข้อบกพร่องเหล่านี้ ปล่อยโฟตอนเดียวออกมาแม้ในอุณหภูมิห้อง วิธีการรวบรวมที่ดีกว่าความท้าทายประการหนึ่งเมื่อใช้วัสดุเหล่านี้คือการพัฒนาวิธีการรวบรวมเพื่อให้แน่ใจว่าโฟตอนที่สร้างขึ้นนั้นใช้งานได้จริง และเพื่อนร่วมงานจัดการกับความท้าทายนี้โดยการฝากเกล็ดของวัสดุ hBN โดยตรงลงบนเลนส์
เหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1 มม. ซึ่งทำให้การจัดการเป็นความท้าทายในการทดลองโดยเฉพาะ นักวิจัยใช้แหนบติดอาวุธด้วยความพยายามในการวางเลนส์ hBN ในตัวเข้ากับการตั้งค่ากล้องจุลทรรศน์แบบกำหนดเองแบบพกพา (ดูภาพ) แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่จัดตำแหน่งอย่างระมัดระวัง
จะทำให้ตัวอย่างตื่นเต้น และ SIL จะโฟกัสโฟตอนเดียวที่ปล่อยออกมาไปยังเครื่องตรวจจับ ด้วยการรวมวัสดุ 2 มิติเข้ากับเลนส์ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพการรวบรวมโฟตอนถึงหกเท่าเมื่อเทียบกับวิธีการก่อนหน้านี้ วิธีการอื่นๆ เหล่านี้ยังอาศัยกระบวนการทางวิศวกรรมระดับนาโน
ที่ซับซ้อน
ซึ่งทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานการสื่อสารควอนตัมขนาดใหญ่ในชีวิตประจำวัน นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าโฟตอนเดี่ยวที่ผลิตได้มีความบริสุทธิ์สูง ความบริสุทธิ์ในที่นี้หมายถึงความน่าจะเป็นที่จะปล่อยโฟตอนเดียวแทนที่จะเป็นหลายโฟตอน ซึ่งเป็นเมตริกสำคัญในการประเมินคุณภาพของแหล่งที่มาเหล่านี้
การทดสอบระยะยาวแสดงให้เห็นว่าระบบสร้างโฟตอนเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูงได้อย่างเสถียร เป็นการยืนยันเพิ่มเติมถึงความเหมาะสมสำหรับการใช้งานในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ในแอปพลิเคชันนี้ แหล่งที่มาของโฟตอนเดียวที่ดีกว่าสามารถปรับปรุงความปลอดภัย
ของโปรโตคอลการเข้ารหัสที่ใช้เพื่อให้ส่งข้อมูลได้อย่างปลอดภัยโดยไม่สูญเสียสัญญาณหรือช่องโหว่ต่อผู้ดักฟังอัตราการส่งข้อมูลสูงเมื่อพวกเขารู้จำนวนโฟตอนที่ระบบของพวกเขาผลิตต่อวินาที นักวิจัยประเมินว่าจะมีประสิทธิภาพเพียงใดในสถานการณ์จริงของ QKD โดยใช้โปรโตคอล QKD
ที่ใช้กันอย่างกว้างขวางซึ่งรู้จักกันในชื่อ BB84 พวกเขาแสดงให้เห็นว่าแหล่งกำเนิดโฟตอนเดียวนี้สามารถรักษาอัตราการส่งผ่านสูงในพื้นที่รัศมีประมาณ 8 กม. ซึ่งจะทำให้ QKD ครอบคลุมทั่วทั้งเมือง เมื่อรวมกับข้อเท็จจริงที่ว่าระบบทำงานที่อุณหภูมิห้อง สิ่งนี้เน้นถึงการใช้งานจริงของระบบ
สำหรับแอปพลิเคชัน
การสื่อสารควอนตัมที่ปลอดภัยในชีวิตประจำวันคอลเลกชันครึ่งวงกลมขนาดเล็กที่เรียกว่าเลนส์แช่แข็ง (SIL)หนึ่งในนักวิจัยที่ทำงานในโครงการกล่าวว่า “เราพร้อมที่จะหันความสนใจไปที่การรวมวัสดุควอนตัม 2 มิติเหล่านี้เข้ากับการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง ซึ่งจะมีผลกระทบตามมา
จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA กล่าว “ตอนนี้เรามีรายชื่อดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่กำลังผ่านหน้าแล้ว และเราคงไม่มีรายชื่อดังกล่าวเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นประโยชน์ที่ชัดเจนของการมาสาย”ภารกิจหลักของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของ JWST คือการสำรวจชั้นบรรยากาศ
ของโลกอันไกลโพ้นเหล่านี้เมื่อผ่านระหว่างกล้องโทรทรรศน์กับดาวฤกษ์แม่ ในระหว่างเหตุการณ์การผ่านหน้าเหล่านี้ อะตอมและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบจะดูดซับแสงบางส่วนจากดาวฤกษ์แม่ ทำให้เกิดช่องว่างในสเปกตรัมของดาวที่ JWST สามารถตรวจจับได้
และด้วยรายชื่อเป้าหมายที่รวบรวมอย่างระมัดระวัง Mather กล่าวว่าพวกเขาไม่จำเป็นต้องโชคดี “ตอนนี้เรารู้แล้วว่าควรมองหาดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรผ่านที่ใด และจะมองหาเมื่อใด” เขากล่าวเสริมทุกวันนี้ เรารู้จักโลกหลายพันใบที่อยู่นอกระบบสุริยะของเรา และ ทั้งหมดเป็นไปด้วยดี จะอยู่ในตำแหน่งที่ดี
ที่สุดในการศึกษาบรรยากาศของพวกมัน อันที่จริง เกือบหนึ่งในสาม 70 จาก 286 ของข้อเสนอทางวิทยาศาสตร์ที่เลือกสำหรับรอบที่ 1 ของการดำเนินการ JWST นั้นเกี่ยวข้องกับดาวเคราะห์นอกระบบ หนึ่งในโลกที่จะตกอยู่ภายใต้การจ้องมองของ JWST ในระหว่างการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์
รอบแรกคือดาวเคราะห์หินร้อน LHS 3844b ซึ่งอาจเป็นที่ตั้งของภูเขาไฟที่รู้จักเป็นครั้งแรกนอกระบบสุริยะของเรา จากนั้นก็มี55 Cancri eซึ่งเป็นซุปเปอร์เอิร์ธที่มี “สภาพอากาศ” ซึ่งอาจรวมถึงลาวาที่ตกลงมาจากท้องฟ้า และHD 189733bซึ่งเป็นดาวเคราะห์ร้อนคล้ายดาวพฤหัสบดีที่อาจมีเมฆและฝน
ที่เกิดจากแร่ธาตุที่ระเหยกลายเป็นไอ นักดาราศาสตร์ยังกระตือรือร้นที่จะศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีอายุค่อนข้างน้อยCT CHa bซึ่งอาจถูกล้อมรอบด้วยแผ่นก๊าซและฝุ่นที่ค่อยๆ สะสมบนพื้นผิวของมันเป้าหมายเพิ่มเติมคือระบบ TRAPPIST-1ซึ่งประกอบด้วยดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ 7 ดวง
แนะนำ 666slotclub / hob66
