Vallankumous kvanttifotoniikassa: Uusi suodatin suojaa sotkeutumiselta!

Vallankumous kvanttifotoniikassa: Uusi suodatin suojaa sotkeutumiselta!

Kansainvälinen tutkimusryhmä, joka koostuu Rostockin, Etelä-Kalifornian, Keski-Floridan, Pennsylvanian osavaltion ja Saint Louisin yliopistoista, on edistynyt uraauurtavassa kvanttifotoniikassa. Löytö julkaistiin 28. maaliskuuta 2025 Science-lehdessä ja tarjoaa uuden lähestymistavan optisen sotkeutumisen suojaamiseen. Tällä työllä on potentiaalia edistää merkittävästi edistyneiden kvanttitekniikoiden kehitystä, mikä on erittäin tärkeää, kun otetaan huomioon Yhdistyneiden Kansakuntien julistama kansainvälinen kvanttitieteen ja teknologian vuosi [uni-rostock.de] raportoi, että...

Kvanttimekaniikka mullistaa ymmärryksemme luonnosta pienimmässä mittakaavassa ja on perusta nykyaikaisille teknologioille, mukaan lukien kvanttitietokoneet, jotka voivat laskea nopeammin kuin klassiset tietokoneet. Kietoutuminen on keskeistä, koska se ei ole vain välttämätöntä laskelmissa, vaan mahdollistaa myös salausavainten turvallisen siirron ja lisää anturien herkkyyttä. Tämä sotkeutuminen on kuitenkin ohikiitävää ja voi helposti kadota epäkoherenssin, kuten lämpömelun, vuoksi.

Uusi tarttumissuodatin

Professori Alexander Szameitin johtama tutkimusryhmä on voittanut fotonipiirien sotkeutumisen säilyttämisen haasteet. Heidän menetelmänsä käyttää niin kutsuttuja "valojohtoja", jotka mahdollistavat fotonien "hyppäämisen" vierekkäisten kanavien välillä. Tämä tekniikka käyttää kytkimen kohdennettua viritystä pariteettien vastaisen aikasymmetrian mukaisesti, jotta järjestelmästä poistetaan sotkeutumattomat komponentit. Äskettäin kehitetty kietosuodatin saavuttaa lähes ihanteellisen tarkkuuden sekä yhden että kahden fotonin virityksissä ja on kestävä dekoherenssille.

Lisäksi korostettiin, että nämä havainnot ovat erittäin tärkeitä paitsi akateemisen tutkimuksen, myös kvanttiviestinnän käytännön sovellusten kannalta. Kvanttiviestintä mahdollistaa napautusturvan avainten vaihdon turvallisuuden kannalta oleellisen tiedon koodaamiseksi fyysisten periaatteiden, kuten kvanttisidonnan ja superpositioperiaatteen, perusteella. Toisin kuin algoritmiset salausmenetelmät, tätä järjestelmää voitaisiin käyttää erittäin turvallisissa verkoissa [fraunhofer.de] raportoi, että...

Kvanttiviestinnän teknologinen kehitys

Fraunhofer-instituutit työskentelevät kvanttiviestintäjärjestelmien ja optisten linkkitekniikoiden kehittämisen parissa QuNET-aloitteessa. Tavoitteena on luoda pohja turvallisille yhteyksille eri aallonpituuskaistojen ja siirtovälineiden välillä. Näiden järjestelmien perusrakennuspalikoita ovat tarkat optiset heijastavat teleskoopit, polarisaatioon kietoutuvat fotoniparilähteet ja korkean resoluution tunnistusjärjestelmät. Nämä komponentit eivät ainoastaan ​​mahdollista polarisaatiokoodattujen kvanttitilojen välittämistä, vaan myös takaavat korkeat avainvaihtokurssit.

Suojaus perustuu todistettuun BBM92-protokollaan polarisaatioon sotkeutuneille fotoneille, mikä lupaa ehdottoman tietoturvan. BB84-protokollaan ankkuroitu kvanttisalaus mahdollistaa tiedon siirron korkealla tietoturvatasolla, joka kestää tulevia kvanttitietokoneita [das-wissen.de] raportoi, että...

Lisäksi korostetaan kvanttitoistimien tarve pidentää lähetysetäisyyksiä, koska kvanttiinformaatio heikkenee pitkien etäisyyksien aikana. Nämä tekniset haasteet ja rajoitukset korostavat tutkimusalueen dynaamista luonnetta ja tarvetta panostaa perustutkimukseen ja standardoitujen kvanttisalausprotokollien kehittämiseen.

Kaiken kaikkiaan viimeaikaiset tutkimukset osoittavat suuria mahdollisuuksia kvanttiviestintään, ei vain murtumattoman turvallisuuden ja maailmanlaajuisen kattavuuden, vaan myös nopeamman tiedonsiirron kannalta digitaaliaikana.