Revolucija u kvantnoj fotonici: Novi filtar štiti isprepletenost!

Revolucija u kvantnoj fotonici: Novi filtar štiti isprepletenost!

Međunarodni istraživački tim koji se sastoji od znanstvenika sa sveučilišta u Rostocku, Južnoj Kaliforniji, Središnjoj Floridi, državi Pennsylvania i Saint Louisu postigao je revolucionarni napredak u kvantnoj fotonici. Otkriće je objavljeno 28. ožujka 2025. u časopisu Science i nudi novi pristup zaštiti od optičkog ispreplitanja. Ovaj rad ima potencijal značajno unaprijediti razvoj naprednih kvantnih tehnologija, što je od velike važnosti s obzirom na Međunarodne godine kvantne znanosti i tehnologije koje su proglasili Ujedinjeni narodi [uni-rostock.de] izvještava da...

Kvantna mehanika revolucionira naše razumijevanje prirode na najmanjim razmjerima i osnova je za moderne tehnologije, uključujući kvantna računala, koja mogu računati brže od klasičnih računala. Isprepletenost je središnja jer nije neophodna samo za izračune, već također omogućuje siguran prijenos kriptografskih ključeva i povećava osjetljivost senzora. Međutim, ovo isprepletanje je kratkotrajno i lako se može izgubiti zbog dekoherencije, kao što je toplinski šum.

Novi filtar za isprepletanje

Istraživački tim, predvođen prof. Alexanderom Szameitom, prevladao je izazove očuvanja isprepletenosti fotonskih krugova. Njihova metoda koristi takozvane "žice za svjetlo", koje omogućuju fotonima da "skaču" između susjednih kanala. Ova tehnika koristi ciljano ugađanje sprege u skladu s antiparitetnom vremenskom simetrijom kako bi se iz sustava uklonile nezapetljane komponente. Novorazvijeni filtar za isprepletanje postiže gotovo idealnu preciznost za jednofotonske i dvofotonske ekscitacije i otporan je na dekoherenciju.

Osim toga, naglašeno je da su ova otkrića od velike važnosti ne samo za akademska istraživanja, već i za praktične primjene u kvantnoj komunikaciji. Kvantna komunikacija omogućuje razmjenu ključeva zaštićenu prisluškivanjem za kodiranje informacija bitnih za sigurnost, temeljenu na fizičkim principima kao što su kvantna isprepletenost i princip superpozicije. Za razliku od metoda algoritamske kriptografije, ovaj sustav bi se mogao koristiti u mrežama visoke sigurnosti [fraunhofer.de] izvještava da...

Tehnološki napredak u kvantnoj komunikaciji

Fraunhofer instituti rade na razvoju kvantnih komunikacijskih sustava i tehnologija optičkih veza u inicijativi QuNET. Cilj je stvoriti osnovu za sigurne veze između različitih valnih duljina i prijenosnih medija. Elementarni sastavni dijelovi ovih sustava uključuju precizne optičke reflektirajuće teleskope, izvore fotonskih parova isprepletenih polarizacijom i sustave detekcije visoke rezolucije. Ove komponente ne samo da omogućuju prijenos polarizacijski kodiranih kvantnih stanja, već također jamče visoke tečajeve razmjene ključeva.

Sigurnost se temelji na provjerenom BBM92 protokolu za fotone zapletene polarizacijom, koji obećava apsolutnu sigurnost u komunikaciji. Kvantna kriptografija, kao što je usidrena u protokolu BB84, omogućuje prijenos informacija uz visoku razinu sigurnosti koja je otporna na buduća kvantna računala [das-wissen.de] izvještava da...

Dodatno, naglašava se potreba za kvantnim repetitorima za produljenje udaljenosti prijenosa, budući da se kvantne informacije degradiraju na velikim udaljenostima. Ovi tehnički izazovi i ograničenja naglašavaju dinamičnu prirodu istraživačkog područja i potrebu za daljnjim ulaganjem u fundamentalna istraživanja i razvoj standardiziranih protokola kvantne enkripcije.

Sve u svemu, nedavna istraživanja pokazuju veliki potencijal za kvantnu komunikaciju, ne samo u smislu neprobojne sigurnosti i globalnog dosega, već i bržeg prijenosa informacija u digitalnom dobu.