Επανάσταση στην κβαντική φωτονική: Νέο φίλτρο προστατεύει τη διαπλοκή!

Επανάσταση στην κβαντική φωτονική: Νέο φίλτρο προστατεύει τη διαπλοκή!

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα που αποτελείται από επιστήμονες από τα πανεπιστήμια του Ρόστοκ, της Νότιας Καλιφόρνια, της Κεντρικής Φλόριντα, της Πολιτείας της Πενσυλβάνια και του Σεντ Λούις έχει σημειώσει πρωτοποριακή πρόοδο στην κβαντική φωτονική. Η ανακάλυψη δημοσιεύθηκε στις 28 Μαρτίου 2025 στο περιοδικό Science και προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την προστασία της οπτικής εμπλοκής. Αυτή η εργασία έχει τη δυνατότητα να προωθήσει σημαντικά την ανάπτυξη προηγμένων κβαντικών τεχνολογιών, η οποία έχει μεγάλη σημασία δεδομένων των Διεθνών Χρόνων Κβαντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας που ανακηρύχθηκαν από τα Ηνωμένα Έθνη [uni-rostock.de] αναφέρει ότι...

Η κβαντομηχανική φέρνει επανάσταση στην κατανόησή μας για τη φύση στη μικρότερη κλίμακα και αποτελεί τη βάση για τις σύγχρονες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των κβαντικών υπολογιστών, οι οποίοι μπορούν να υπολογίζουν ταχύτερα από τους κλασικούς υπολογιστές. Η εμπλοκή είναι κεντρική γιατί δεν είναι μόνο απαραίτητη για τους υπολογισμούς, αλλά επιτρέπει επίσης την ασφαλή μετάδοση κρυπτογραφικών κλειδιών και αυξάνει την ευαισθησία των αισθητήρων. Ωστόσο, αυτή η εμπλοκή είναι φευγαλέα και μπορεί εύκολα να χαθεί λόγω αποσυνοχής, όπως ο θερμικός θόρυβος.

Νέο φίλτρο εμπλοκής

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Alexander Szameit, έχει ξεπεράσει τις προκλήσεις της διατήρησης της εμπλοκής στα φωτονικά κυκλώματα. Η μέθοδός τους χρησιμοποιεί τα λεγόμενα «σύρματα για το φως», τα οποία επιτρέπουν στα φωτόνια να «πηδούν» μεταξύ γειτονικών καναλιών. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί στοχευμένο συντονισμό της σύζευξης σύμφωνα με τη χρονική συμμετρία κατά της ισοτιμίας για την αφαίρεση μη εμπλεκόμενων στοιχείων από το σύστημα. Το φίλτρο εμπλοκής που αναπτύχθηκε πρόσφατα επιτυγχάνει σχεδόν ιδανική ακρίβεια τόσο για διεγέρσεις μονού όσο και δύο φωτονίων και είναι ανθεκτικό στην αποσυνοχή.

Επιπλέον, τονίστηκε ότι τα ευρήματα αυτά έχουν μεγάλη σημασία όχι μόνο για την ακαδημαϊκή έρευνα, αλλά και για πρακτικές εφαρμογές στην κβαντική επικοινωνία. Η κβαντική επικοινωνία επιτρέπει την ανταλλαγή κλειδιών χωρίς πάτημα για την κωδικοποίηση πληροφοριών που σχετίζονται με την ασφάλεια, με βάση φυσικές αρχές όπως η κβαντική εμπλοκή και η αρχή της υπέρθεσης. Σε αντίθεση με τις μεθόδους αλγοριθμικής κρυπτογραφίας, αυτό το σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε δίκτυα υψηλής ασφάλειας [fraunhofer.de] αναφέρει ότι...

Τεχνολογικές εξελίξεις στην κβαντική επικοινωνία

Τα Ινστιτούτα Fraunhofer εργάζονται για την ανάπτυξη συστημάτων κβαντικής επικοινωνίας και τεχνολογιών οπτικής ζεύξης στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας QuNET. Ο στόχος είναι να δημιουργηθεί η βάση για ασφαλείς συνδέσεις μεταξύ διαφορετικών ζωνών μήκους κύματος και μέσων μετάδοσης. Τα στοιχειώδη δομικά στοιχεία αυτών των συστημάτων περιλαμβάνουν οπτικά ανακλαστικά τηλεσκόπια ακριβείας, πηγές ζεύγους φωτονίων εμπλεκόμενων με πόλωση και συστήματα ανίχνευσης υψηλής ανάλυσης. Αυτά τα στοιχεία όχι μόνο επιτρέπουν τη μετάδοση κβαντικών καταστάσεων που κωδικοποιούνται με πόλωση, αλλά εγγυώνται επίσης υψηλές βασικές συναλλαγματικές ισοτιμίες.

Η ασφάλεια βασίζεται στο αποδεδειγμένο πρωτόκολλο BBM92 για φωτόνια που εμπλέκονται με πόλωση, το οποίο υπόσχεται απόλυτη ασφάλεια στην επικοινωνία. Η κβαντική κρυπτογραφία, όπως είναι αγκυρωμένη στο πρωτόκολλο BB84, επιτρέπει τη μετάδοση πληροφοριών με υψηλό επίπεδο ασφάλειας που είναι ανθεκτικό σε μελλοντικούς κβαντικούς υπολογιστές [das-wissen.de] αναφέρει ότι...

Επιπλέον, τονίζεται η ανάγκη για κβαντικούς επαναλήπτες να επεκτείνουν τις αποστάσεις μετάδοσης, καθώς οι κβαντικές πληροφορίες υποβαθμίζονται σε μεγάλες αποστάσεις. Αυτές οι τεχνικές προκλήσεις και περιορισμοί υπογραμμίζουν τη δυναμική φύση της ερευνητικής περιοχής και την ανάγκη για περαιτέρω επενδύσεις στη θεμελιώδη έρευνα και την ανάπτυξη τυποποιημένων πρωτοκόλλων κβαντικής κρυπτογράφησης.

Συνολικά, πρόσφατη έρευνα δείχνει μεγάλες δυνατότητες για κβαντική επικοινωνία, όχι μόνο όσον αφορά την άθραυστη ασφάλεια και την παγκόσμια εμβέλεια, αλλά και την ταχύτερη μετάδοση πληροφοριών στην ψηφιακή εποχή.