光子是构成现代密码网络的量子密钥分发技术的基础。然而，在充分实现这些量子技术的巨大潜力之前，我们仍然面临着一些重要挑战。不过现在科学家已经找到了其中一个挑战的解决方法。

在《科学》杂志上发表的一篇论文中，来自马克斯·普朗克光科学研究所的David Novoa、Nicolas Joly和Philip Russell领导的一个研究团队，他们报告了用一种基于充满氢气的空芯光子晶体光纤(PCF)来实现单光子频率转换的突破。

在该研究中。他们开发的系统通过受激拉曼散射在气体中产生分子振动的时空全息图。然后再将该全息图用于单光子的高效、保持相关性的频率转换。该系统在一个压力可调的波长下运行，这使得它在量子通信中具有潜在的吸引力。在量子通信中，难以分辨单光子的光源无法在与现有光纤网络兼容的波长上有效使用。

该方法结合了量子光学、基于气体的非线性光学、空芯PCF和分子振动物理学，并形成了一种有效的工具，可以在从紫外到中红外的任何光谱带工作，这是现有技术无法实现的超宽工作范围。这些发现可能会被用于开发基于光纤的工具，如量子通信和量子增强成像技术等。（编译:Qtech）