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"Einer der Gründe, warum wir uns über diese Arbeit sehr freuen, ist, dass sie die Bitrate in einem Quantenkryptografiesystem erhöhen könnte", sagte Dr. Andrew Shields, Leiter der Quanteninformationsgruppe bei Toshiba Research Europe in Cambridge.

Die Vorrichtung erfasst den Verlust oder das Einfangen einer einzelnen Ladung in einem Quantenpunkt durch Erfassen einer Änderung des resonanten Tunnelstroms durch eine Doppelbarrierenstruktur. Der Detektor arbeitet mit einer Detektionseffizienz von 12, 5 Prozent und einer Zeitauflösung von 150 ns.

Was es jedoch besonders für die Quantenkryptographie geeignet macht, ist sein inhärent geringes Rauschen. Bestehende Systeme, darunter auch das von Toshiba, verwenden Lawinenphotodioden, die die maximale Bitrate aufgrund von Nachimpulsen begrenzen, die sich als unechte Erkennungsereignisse manifestieren.

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Die Verwendung des neuen Detektors kann bedeuten, dass die Grenze für höhere Bitraten die Geschwindigkeit des Detektors bestimmt. Laut Shields ist die bisher erreichte Auflösung von 150 ns auf die Kapazität der Verpackung zurückzuführen und könnte theoretisch auf weniger als eine Nanosekunde reduziert werden.

"Gigahertz-Taktraten würden bedeuten, dass wir die Bitraten um zwei Größenordnungen erhöhen könnten", sagte Shields, "und das wäre ein fantastischer Fortschritt."