Yksittäisfotonilähteet

Yksittäisfotonilähteet ovat laitteita, jotka pystyvät tuottamaan yhden fotonin kerrallaan. Ne ovat keskeisiä kvanttiteknologioiden, kuten kvanttitietokoneiden ja kvanttiviestinnän, kehittämisessä. Yksittäisfotonilähteiden toiminta perustuu erilaisiin fysikaalisiin ilmiöihin. Yksi yleisimmistä lähestymistavoista on hyödyntää kvanttipisteitä, jotka ovat puolijohdekiteitä, joiden koko on vain muutamia nanometrejä. Kun kvanttipisteeseen syötetään energiaa, se voi emittoida yhden fotonin. Toinen tapa on käyttää atomisia tai molekyylisiä systeemejä, joissa yksi virittynyt atomi tai molekyyli vapauttaa energiansa yksittäisenä fotonina. Myös timantissa olevat tyhjiövirheet, joissa hiiliatomin paikka on tyhjä, voivat toimia yksittäisfotonilähteinä. Näiden lähteiden ominaisuuksia, kuten emittoitujen fotonien väriä ja koherenssia, voidaan säätää. Tärkeitä yksittäisfotonilähteiden ominaisuuksia ovat niiden tehokkuus, eli kuinka suuri osa fotoneista saadaan ulos lähteestä, ja niiden puhtaus, eli kuinka todennäköisesti todella vain yksi fotoni lähtee. Yksittäisfotonilähteitä tutkitaan aktiivisesti eri puolilla maailmaa, ja niiden kehitys on nopeaa.