Kvantinės fotonikos revoliucija: naujas filtras apsaugo nuo įsipainiojimo!

Kvantinės fotonikos revoliucija: naujas filtras apsaugo nuo įsipainiojimo!

Tarptautinė tyrimų grupė, kurią sudaro mokslininkai iš Rostoko, Pietų Kalifornijos, Centrinės Floridos, Pensilvanijos valstijos ir Sent Luiso universitetų, padarė novatorišką pažangą kvantinės fotonikos srityje. Šis atradimas buvo paskelbtas 2025 m. kovo 28 d. žurnale Science ir siūlo naują požiūrį į optinio įsipainiojimo apsaugą. Šis darbas gali žymiai paspartinti pažangių kvantinių technologijų plėtrą, o tai labai svarbu, atsižvelgiant į Jungtinių Tautų paskelbtus tarptautinius kvantinio mokslo ir technologijų metus [uni-rostock.de] praneša, kad...

Kvantinė mechanika keičia mūsų supratimą apie gamtą mažiausiu mastu ir yra šiuolaikinių technologijų, įskaitant kvantinius kompiuterius, kurie gali skaičiuoti greičiau nei klasikiniai kompiuteriai, pagrindas. Įpainiojimas yra esminis dalykas, nes jis ne tik būtinas atliekant skaičiavimus, bet ir leidžia saugiai perduoti kriptografinius raktus bei padidina jutiklių jautrumą. Tačiau šis įsipainiojimas yra trumpalaikis ir gali būti lengvai prarastas dėl dekoherencijos, pavyzdžiui, šiluminio triukšmo.

Naujas įsipainiojimo filtras

Mokslininkų komanda, vadovaujama prof. Alexanderio Szameito, įveikė fotoninių grandinių įsipainiojimo išsaugojimo iššūkius. Jų metodas naudoja vadinamuosius "šviesos laidus", kurie leidžia fotonams "šokti" tarp gretimų kanalų. Šis metodas naudoja tikslinį sujungimo derinimą pagal antipariteto laiko simetriją, kad pašalintų nesusijusius komponentus iš sistemos. Naujai sukurtas įsipainiojimo filtras pasiekia beveik idealų tikslumą tiek vieno, tiek dviejų fotonų sužadinimui ir yra atsparus dekoherencijai.

Be to, buvo pabrėžta, kad šios išvados yra labai svarbios ne tik akademiniams tyrimams, bet ir praktiniam pritaikymui kvantinėje komunikacijoje. Kvantinis ryšys leidžia be palietimų keistis raktais, skirtais saugumui svarbiai informacijai koduoti, remiantis fiziniais principais, tokiais kaip kvantinis susipainiojimas ir superpozicijos principas. Priešingai nei algoritminės kriptografijos metodai, ši sistema gali būti naudojama didelio saugumo tinkluose [fraunhofer.de] praneša, kad...

Kvantinės komunikacijos technologijų pažanga

Fraunhoferio institutai QuNET iniciatyvoje kuria kvantinių ryšių sistemas ir optinio ryšio technologijas. Tikslas yra sukurti pagrindą saugioms jungtims tarp skirtingų bangos ilgių juostų ir perdavimo laikmenų. Pagrindiniai šių sistemų elementai yra tikslūs optiniai atspindintys teleskopai, poliarizaciniai fotonų porų šaltiniai ir didelės raiškos aptikimo sistemos. Šie komponentai ne tik leidžia perduoti poliarizacija užkoduotas kvantines būsenas, bet ir garantuoja aukštus raktų keitimo kursus.

Saugumas pagrįstas patikrintu BBM92 protokolu, skirtu poliarizacijoje įsipainiojusiems fotonams, kuris žada absoliutų ryšio saugumą. Kvantinė kriptografija, įtvirtinta BB84 protokole, leidžia perduoti informaciją su aukštu saugumo lygiu, atspariu būsimiems kvantiniams kompiuteriams [das-wissen.de] praneša, kad...

Be to, pabrėžiamas kvantinių kartotuvų poreikis prailginti perdavimo atstumus, nes kvantinė informacija blogėja dideliais atstumais. Šie techniniai iššūkiai ir apribojimai išryškina dinamišką tyrimų srities pobūdį ir poreikį toliau investuoti į fundamentinius tyrimus ir standartizuotų kvantinio šifravimo protokolų kūrimą.

Apskritai naujausi tyrimai rodo didelį kvantinės komunikacijos potencialą ne tik dėl nepalaužiamojo saugumo ir pasaulinio pasiekiamumo, bet ir dėl greitesnio informacijos perdavimo skaitmeniniame amžiuje.