Avec le développement de la technologie des ordinateurs quantiques, la sécurité des systèmes de communication traditionnels est confrontée à des défis. La communication quantique, en tant que solution, repose sur l'efficacité des sources de photons uniques, qui influence directement les performances du système. Dans les méthodes traditionnelles, les émetteurs de photons uniques sont placés à l'extérieur des fibres optiques, nécessitant de guider les photons dans la fibre, ce qui entraîne des pertes de transmission élevées. Pour améliorer l'efficacité, une équipe de recherche dirigée par le professeur associé Kaoru Sanaka du Département de physique de l'Université des sciences de Tokyo a développé une source de photons uniques à couplage optique efficace, capable de générer directement des photons uniques à l'intérieur de la fibre optique.

L'équipe a préparé une fibre optique en silice dopée aux ions néodyme (Nd³⁺) et l'a transformée en une fibre conique par un procédé de traction thermique, permettant l'excitation sélective d'un ion Nd³⁺ unique. À température ambiante, un laser de pompage est utilisé pour exciter les ions, générant des photons uniques qui entrent directement dans le mode guidé de la fibre. Les chercheurs ont vérifié la génération et la conduction efficace des photons uniques par une analyse d'autocorrélation, confirmant que les variations de conicité de la fibre n'affectent pas les propriétés optiques des ions. La nouvelle méthode surpasse significativement les méthodes d'excitation non sélective en termes d'efficacité de collecte des photons, avec une efficacité encore plus élevée lors de la collecte des deux côtés de la fibre.