Revolutsioon kvantfotoonikas: uus filter kaitseb takerdumist!

Revolutsioon kvantfotoonikas: uus filter kaitseb takerdumist!

Rostocki, Lõuna-California, Kesk-Florida, Pennsylvania osariigi ja Saint Louisi ülikoolide teadlastest koosnev rahvusvaheline uurimisrühm on teinud kvantfotoonika vallas murrangulisi edusamme. Avastus avaldati 28. märtsil 2025 ajakirjas Science ja see pakub uut lähenemisviisi optilise takerdumise kaitsmiseks. See töö võib märkimisväärselt edendada täiustatud kvanttehnoloogiate arendamist, mis on väga oluline, arvestades ÜRO väljakuulutatud rahvusvahelist kvantteaduse ja -tehnoloogia aastat [uni-rostock.de] teatab, et ...

Kvantmehaanika muudab meie arusaamist loodusest kõige väiksemas ulatuses ja on aluseks kaasaegsetele tehnoloogiatele, sealhulgas kvantarvutitele, mis suudavad arvutada kiiremini kui klassikalised arvutid. Põimumine on kesksel kohal, sest see pole mitte ainult arvutuste jaoks hädavajalik, vaid võimaldab krüptograafiliste võtmete turvalist edastamist ja suurendab andurite tundlikkust. See takerdumine on aga üürike ja võib kergesti kaduda dekoherentsi, näiteks termilise müra tõttu.

Uus takerdumisfilter

Uurimisrühm, mida juhib prof Alexander Szameit, on ületanud väljakutsed, mis on seotud fotooniliste ahelate takerdumise säilitamisega. Nende meetod kasutab niinimetatud "valgusjuhtmeid", mis võimaldavad footonitel "hüppada" külgnevate kanalite vahel. See meetod kasutab sidestuse sihipärast häälestamist vastavalt antipaarsuse aja sümmeetriale, et eemaldada süsteemist lahti harutatud komponendid. Äsja väljatöötatud põimumisfilter saavutab ideaalse täpsuse nii ühe- kui ka kahefotoni ergastamiseks ja on dekoherentsile vastupidav.

Lisaks rõhutati, et need leiud on väga olulised mitte ainult akadeemiliste uuringute jaoks, vaid ka praktiliste rakenduste jaoks kvantkommunikatsioonis. Kvantside võimaldab puudutuskindlat võtmete vahetamist turvalisusega seotud teabe kodeerimiseks, tuginedes sellistele füüsilistele põhimõtetele nagu kvantpõimumine ja superpositsiooni põhimõte. Erinevalt algoritmilistest krüptograafiameetoditest saab seda süsteemi kasutada kõrge turvalisusega võrkudes [fraunhofer.de] teatab, et...

Tehnoloogilised edusammud kvantkommunikatsioonis

Fraunhoferi instituudid töötavad QuNETi algatuse raames kvantkommunikatsioonisüsteemide ja optiliste lingitehnoloogiate väljatöötamisega. Eesmärk on luua alus turvalistele ühendustele erinevate lainepikkusalade ja edastusmeediumite vahel. Nende süsteemide elementaarsed ehitusplokid hõlmavad täppis-optilisi peegeldavaid teleskoope, polarisatsiooniga põimunud footonipaari allikaid ja kõrge eraldusvõimega tuvastussüsteeme. Need komponendid mitte ainult ei võimalda polarisatsiooniga kodeeritud kvantolekute edastamist, vaid tagavad ka kõrged võtmevahetuskursid.

Turvalisus põhineb polarisatsiooniga põimunud footonite tõestatud protokollil BBM92, mis lubab suhtluses absoluutset turvalisust. Protokolli BB84 ankurdatud kvantkrüptograafia võimaldab edastada teavet kõrge turvatasemega, mis on tulevaste kvantarvutite suhtes vastupidav [das-wissen.de] teatab, et ...

Lisaks rõhutatakse kvantreiiterite vajadust edastuskauguste pikendamiseks, kuna kvantteave laguneb pikkade vahemaade tagant. Need tehnilised väljakutsed ja piirangud rõhutavad uurimisvaldkonna dünaamilist olemust ja vajadust täiendavate investeeringute järele alusuuringutesse ja standardiseeritud kvantkrüpteerimisprotokollide väljatöötamisse.

Üldiselt näitavad hiljutised uuringud kvantkommunikatsiooni suurt potentsiaali mitte ainult purunematu turvalisuse ja globaalse haarde osas, vaid ka kiirema teabeedastuse osas digiajastul.