Single-photon source
ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಬೆಳಕನ್ನು ಏಕ ಕಣಗಳು ಅಥವಾ ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುವ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಮೂಲಗಳು ಸುಸಂಬದ್ಧ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳು (ಲೇಸರ್ಗಳು) ಮತ್ತು ಪ್ರಕಾಶಮಾನ ಬೆಳಕಿನ ಬಲ್ಬ್ಗಳಂತಹ ಉಷ್ಣ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ. ಒಂದೇ ಆವರ್ತನದ ನಿಖರವಾದ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಹೈಸೆನ್ಬರ್ಗ್ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯ ತತ್ವವು ನಿರ್ದೇಶಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವೈಶಾಲ್ಯವನ್ನು ಕಿರಿದಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್ವಿಡ್ತ್ನಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲಾಗುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಫಾಕ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು (ಅಥವಾ ಸಂಖ್ಯೆ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು) ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬಹುದು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲವು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರ್ಶ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲದ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಫೋಟಾನ್ ಆಂಟಿಬಂಚಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಎರಡು ಸತತ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮಯವು ಕೆಲವು ಕನಿಷ್ಠ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬೀಮ್ ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಘಟನೆಯ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಒಂದು ಹಿಮಪಾತದ ಫೋಟೋಡಯೋಡ್ ಕಡೆಗೆ ಮತ್ತು ಅರ್ಧ ಸೆಕೆಂಡಿನ ಕಡೆಗೆ ನಿರ್ದೇಶಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ನಿಂದ ಬರುವ ಬೇಳೆಕಾಳುಗಳನ್ನು ವೇಗದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಟೈಮರ್ಗೆ 'ಕೌಂಟರ್ ಸ್ಟಾರ್ಟ್' ಸಂಕೇತವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದನ್ನು, ತಿಳಿದಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆಯ ನ್ಯಾನೊ ಸೆಕೆಂಡುಗಳಿಂದ ವಿಳಂಬಗೊಳಿಸಿ, 'ಕೌಂಟರ್ ಸ್ಟಾಪ್' ಸಂಕೇತವನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. 'ಪ್ರಾರಂಭ' ಮತ್ತು 'ನಿಲುಗಡೆ' ಸಂಕೇತಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮಯವನ್ನು ಪದೇ ಪದೇ ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ, ಎರಡು ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಕಾಕತಾಳೀಯ ಎಣಿಕೆಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮಯ ವಿಳಂಬದ ಹಿಸ್ಟೋಗ್ರಾಮ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು-ಗುಚ್ಛವು ಸಂಭವಿಸದಿದ್ದರೆ, ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್ಗಳು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಉತ್ತಮ ಅಂತರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಶೂನ್ಯ ವಿಳಂಬದ ಸುತ್ತ ಸ್ಪಷ್ಟ ದರ್ಜೆ ಗೋಚರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು 1900ರಷ್ಟು ಹಿಂದೆಯೇ ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ್ದರೂ, 1974ರವರೆಗೆ ನಿಜವಾದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ರಚಿಸಲಾಗಲಿಲ್ಲ. ಪಾದರಸದ ಪರಮಾಣುಗಳೊಳಗೆ ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪರಮಾಣುಗಳು ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕನ್ನು ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲಿ ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ನ ವೀಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಇನ್ನೊಂದನ್ನು 'ಹೆರಾಲ್ಡ್' ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಈ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ವೀಕ್ಷಣೆಯು 1956ರ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಹ್ಯಾನ್ಬರಿ ಬ್ರೌನ್ ಮತ್ತು ಟ್ವಿಸ್ ಪ್ರಯೋಗದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿಯೇ ಬೀಮ್ಸ್ಪ್ಲಿಟರ್ನ ಎರಡು ಔಟ್ಪುಟ್ ಬಂದರುಗಳ ಮೇಲೆ ಅದರ ಆಂಟಿಕೋರಿಲೇಷನ್ ಮೂಲಕ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಮತ್ತೊಂದು ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲವು 1977 ರಲ್ಲಿ ಬಂದಿತು, ಇದು ಸೋಡಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳ ಕ್ಷೀಣಿಸಿದ ಕಿರಣದಿಂದ ಪ್ರತಿದೀಪಕವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿತು. ಸೋಡಿಯಂ ಪರಮಾಣುಗಳ ಕಿರಣವನ್ನು ಕ್ಷೀಣಿಸಲಾಯಿತು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಯಾವುದೇ ಒಂದು ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಿದ ಪ್ರತಿದೀಪಕ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಥವಾ ಎರಡು ಪರಮಾಣುಗಳು ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಲಿಲ್ಲ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಕೇವಲ ಒಂದು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯು ಮಾತ್ರ ಬೆಳಕನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತಿತ್ತು ಮತ್ತು ಗಮನಿಸಿದ ಪ್ರತಿದೀಪಕವು ಆ್ಯಂಟಿಬಂಚಿಂಗ್ ಲಕ್ಷಣವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತಿತ್ತು. 1980ರ ದಶಕದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಅಯಾನು ಬಲೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆ ಮುಂದುವರಿಯಿತು. ಒಂದೇ ಅಯಾನನ್ನು ರೇಡಿಯೋ ಆವರ್ತನದ ಪೌಲ್ ಟ್ರ್ಯಾಪ್ನಲ್ಲಿ ದೀರ್ಘಕಾಲದವರೆಗೆ (10 ನಿಮಿಷ) ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಹೀಗಾಗಿ ಡೈಡ್ರಿಚ್ ಮತ್ತು ವಾಲ್ಥರ್ ಅವರ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿರುವಂತೆ ಅನೇಕ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಏಕೈಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಯತಾಂಕ ಡೌನ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಅಂದಿನಿಂದ ಇಂದಿನವರೆಗೂ ಇದು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಕೆಲಸಗಾರನಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಯು 1980ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಏಕ ಅಣುಗಳ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ತರುವಾಯ, ಪಿ-ಟೆರ್ಫಿನೈಲ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ ಪೆಂಟಾಸೀನ್ ಅಣುಗಳು ಪತ್ತೆಯಾದವು. ಏಕ ಅಣುಗಳನ್ನು ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲಾಗಿದೆ. 21ನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಘನ ಸ್ಥಿತಿಯ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ದೋಷ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮಿವೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ವಜ್ರ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಮತ್ತು ಬೋರಾನ್ ನೈಟ್ರೈಡ್. ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ದೋಷವೆಂದರೆ ವಜ್ರದಲ್ಲಿನ ಸಾರಜನಕ ಖಾಲಿ (ಎನ್ವಿ) ಕೇಂದ್ರಗಳು, ಇದನ್ನು ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ಅಣುಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಈ ಮೂಲಗಳು ಬೆಳಕಿನ ಬಲವಾದ ಬಂಧನವನ್ನು (ಕನ್ನಡಿಗಳು, ಮೈಕ್ರೋ ರೆಸೊನೇಟರ್ಗಳು, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ಗಳು, ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ) ಬಳಸಬಹುದು. ಎನ್. ವಿ. ಕೇಂದ್ರಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು. ಎನ್ವಿ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳು (ಕ್ಯೂಡಿಗಳು), ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಟೆನಾದಲ್ಲಿ ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳು, ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳು ಮತ್ತು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವಸ್ತುಗಳು ಸಹ ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ-ಸೀಮಿತ ರಚನೆಗಳಂತೆಯೇ ಅದೇ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ನಿರ್ಮಿಸಬಹುದು. 1, 550 ಎನ್ಎಂ ತರಂಗಾಂತರದ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಫೈಬರ್-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಅವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಇಂಡಿಯಮ್ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ ಕ್ಯೂಡಿಗಳಾಗಿವೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗೋಚರ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಡೌನ್ ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂರಕ್ಷಿತ ಆಂಟಿಬಂಚಿಂಗ್ನೊಂದಿಗೆ 1,550 ಎನ್ಎಂನಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚು ಸಂವಹನ ನಡೆಸುವ ರೈಡ್ಬರ್ಗ್ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಉತ್ತೇಜಿಸುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಚೋದನೆಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ದಿಗ್ಬಂಧನದ ಪರಿಮಾಣದ ಮೇಲೆ ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಚೋದನೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಸಣ್ಣ ಪರಮಾಣು ಸಮೂಹಗಳು ಅಥವಾ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಲ್ಲಿ ರೈಡ್ಬರ್ಗ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯು ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಪರಿಮಾಣಿತ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತವೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಫೋಟಾನ್ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧಾನದ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಪ್ರಚೋದನೆಯಾಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಯು ಒಂದೇ ಪ್ರಚೋದನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವಿಕಿರಣ ಕ್ರಮದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ. ಏಕ ವಿಕಿರಣ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಇತರ ಪ್ರಮಾಣಗಳ ಜೊತೆಗೆ, ಅವು ವಿವರಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ಆವರ್ತನದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಏಕ-ಆವರ್ತನ (ಏಕವರ್ಣದ) ವಿಕಿರಣ ವಿಧಾನಗಳ ಗಣಿತದ ಸೂಪರ್ಪೋಸಿಷನ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ಉಲ್ಲೇಖಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವು ಫೋಟಾನ್ ತರಂಗ-ಪ್ಯಾಕೆಟ್ಗಳನ್ನು, ಅಂದರೆ, ಸ್ಥಳ ಮತ್ತು ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಲಾದ ವಿಕಿರಣದ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವಷ್ಟು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಆದರ್ಶ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಸರಾಸರಿ ಒಂದು ಮತ್ತು ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಶೂನ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಫೋಟಾನ್-ಸಂಖ್ಯೆಯ ವಿತರಣೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಆದರ್ಶ-ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲವು 100% ಸಂಭವನೀಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಮತ್ತು 0 ಪ್ರತಿಶತ ಸಂಭವನೀಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಅಥವಾ ಬಹು-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳ ಅಪೇಕ್ಷಣೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ದಕ್ಷತೆ, ದೃಢತೆ, ಅನುಷ್ಠಾನದ ಸುಲಭತೆ ಮತ್ತು ಬೇಡಿಕೆಯ ಸ್ವರೂಪ, ಅಂದರೆ, ಅನಿಯಂತ್ರಿತವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದ ಸಮಯಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಸೇರಿವೆ. ಏಕ ಪರಮಾಣುಗಳು, ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳಂತಹ ಏಕ-ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳು, ಬಣ್ಣದ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳಂತಹ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಬೇಡಿಕೆಯಲ್ಲಿವೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ಏಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ಅನೇಕ ಸಕ್ರಿಯ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅವನ್ನು ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಸ್ಥಳೀಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು. ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ-ವಸ್ತುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳೊಳಗೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಈ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಂದು ರೀತಿಯ ಮೂಲವು ನಿರ್ಣಾಯಕವಲ್ಲದ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಅಂದರೆ ಬೇಡಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಅಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಇವು ದುರ್ಬಲ ಲೇಸರ್ಗಳು, ಪರಮಾಣು ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ನಿಯತಾಂಕ ಡೌನ್-ಕನ್ವರ್ಷನ್ನಂತಹ ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ. ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧದ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೂಲದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಬಹುದು. ಆದರ್ಶ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉತ್ತಮ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಎರಡನೇ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧದ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಹ್ಯಾನ್ಬರಿ-ಬ್ರೌನ್-ಟ್ವಿಸ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಳೆಯಬಹುದು. ವಿಧಗಳು ಒಂದು ಮೂಲವು ತನ್ನ ಪ್ರತಿದೀಪಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲಿ ಎಕ್ಸೈಟೆಡ್ ಆದ ನಂತರ ಕೇವಲ ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಿದಾಗ ಒಂದೇ ಫೋಟಾನ್ನ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರ್ಶ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲವನ್ನು ಇನ್ನೂ ರಚಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ರಿಪೀಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮಾಹಿತಿ ವಿಜ್ಞಾನಗಳು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲದ ಮುಖ್ಯ ಅನ್ವಯಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು, ಅದು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರಯಾಣಿಸುವಾಗ ಕಡಿಮೆ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಕ್ಷೀಣತೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ಮೂಲಗಳೆಂದರೆ ಏಕ ಅಣುಗಳು, ರೈಡ್ಬರ್ಗ್ ಪರಮಾಣುಗಳು, ವಜ್ರದ ಬಣ್ಣದ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳು, ಕೊನೆಯದನ್ನು ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧನಾ ಗುಂಪುಗಳ ಪ್ರಯತ್ನಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದ್ದು, ಫೈಬರ್-ಆಪ್ಟಿಕ್ ಸಂವಹನದ ಕಡಿಮೆ ನಷ್ಟದ ವಿಂಡೋದಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿದೀಪಕಗೊಳಿಸುವ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚುಕ್ಕೆಗಳನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು. ಅನೇಕ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಆ್ಯಂಟಿ-ಬಂಚ್ ಆಗಿರಬೇಕು, ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು. ಮಸುಕಾದ ಲೇಸರ್ ಅದರ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವನ್ನು ತಗ್ಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮೊದಲ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾದ ಮೂಲಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ರಚಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿ ನಾಡಿಗಳಿಗೆ ಸರಾಸರಿ ಫೋಟಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ರಚಿಸಲಾಯಿತು. ಫೋಟಾನ್ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳು ಪಾಯ್ಸಾನ್ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸುವುದರಿಂದ, ಒಂದು ಮತ್ತು ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಗೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಸಂಭವನೀಯತೆಯ ಅನುಪಾತದೊಂದಿಗೆ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, μ = 0.1 ರ ಸರಾಸರಿ ಮೌಲ್ಯವು ಶೂನ್ಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ 90 ಪ್ರತಿಶತ, ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ಗೆ 9 ಪ್ರತಿಶತ ಮತ್ತು ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಫೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ 1 ಪ್ರತಿಶತ ಸಂಭವನೀಯತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಮೂಲವನ್ನು ಕೆಲವು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದಾದರೂ, ಇದು ಒಂದಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ಎರಡನೇ-ಕ್ರಮಾಂಕದ ತೀವ್ರತೆಯ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧದ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (ಯಾವುದೇ ಆಂಟಿಬಂಚಿಂಗ್ ಇಲ್ಲ). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಗೂಢಲಿಪೀಕರಣದಲ್ಲಿ ಆಂಟಿಬಂಚಿಂಗ್ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಲು ಒಂದೇ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶಕ್ತಿಯ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧಿತ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಜೋಡಿಯ ಒಂದು ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ 'ಹೆರಾಲ್ಡ್' ಎಂದು ಗುರುತಿಸಬಹುದು (ಆದ್ದರಿಂದ ಎರಡು ಫೋಟಾನ್ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವವರೆಗೆ ಅದರ ಸ್ಥಿತಿಯು ಪತ್ತೆಯಾಗುವ ಮೊದಲು ಚೆನ್ನಾಗಿ ತಿಳಿದಿದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ 'ಹೆರಾಲ್ಡಿಂಗ್' ಎಲೆಗಳು ಮಿಶ್ರ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಘೋಷಿಸುತ್ತವೆ). ಎರಡು ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒಂದೇ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕಾಗಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಧ್ರುವೀಕರಣವನ್ನು ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಜೋಡಿ ಫೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ತೀವ್ರ ಆಸಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಕ್ಷೇತ್ರವೆಂದರೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೀ ವಿತರಣೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿನ ಮೂಲಭೂತ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಘೋಷಿಸಲಾದ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳನ್ನು ಸಹ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು ರೀತಿಯ ಹೆರಾಲ್ಡ್ ಏಕ-ಫೋಟಾನ್ ಮೂಲಗಳಿವೆಃ ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ನಿಯತಾಂಕ ಡೌನ್-ಕನ್ವರ್ಷನ್ ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ನಾಲ್ಕು-ತರಂಗ ಮಿಶ್ರಣ. ಮೊದಲನೆಯ ಮೂಲವು ಸುಮಾರು ಟಿಹೆಚ್ಜ್ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೆಯದು ಸುಮಾರು ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಝ್ ಅಥವಾ ಕಿರಿದಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಫೋಟೋನಿಕ್ಸ್ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕುಹರಕ್ಕೆ ಲೋಡ್ ಮಾಡುವುದನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಘೋಷಿಸಲಾದ ಏಕ ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಗ್ರಂಥಸೂಚಿ ಆರ್. ಲೌಡನ್, ದಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಥಿಯರಿ ಆಫ್ ಲೈಟ್,: ಆಕ್ಸ್ಫರ್ಡ್ ಯೂನಿವರ್ಸಿಟಿ ಪ್ರೆಸ್, 3ನೇ ಆವೃತ್ತಿ (2000). ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳಾದ ಫೋಟೊನಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಅನುವಾದಿಸಲಾಗಿದೆ