Revolūcija kvantu fotonikā: jauns filtrs pasargā no sapīšanās!

Revolūcija kvantu fotonikā: jauns filtrs pasargā no sapīšanās!

Starptautiska pētnieku grupa, kurā ir zinātnieki no Rostokas, Dienvidkalifornijas, Centrālfloridas, Pensilvānijas štata un Sentluisas universitātēm, ir panākusi revolucionāru progresu kvantu fotonikā. Atklājums tika publicēts 2025. gada 28. martā žurnālā Science, un tas piedāvā jaunu pieeju optiskās sapīšanās aizsardzībai. Šim darbam ir potenciāls ievērojami veicināt progresīvu kvantu tehnoloģiju attīstību, kas ir ļoti svarīgi, ņemot vērā Apvienoto Nāciju Organizācijas pasludinātos Starptautiskos kvantu zinātnes un tehnoloģiju gadus [uni-rostock.de] ziņo, ka...

Kvantu mehānika maina mūsu izpratni par dabu mazākajos mērogos un ir pamats mūsdienu tehnoloģijām, tostarp kvantu datoriem, kas spēj aprēķināt ātrāk nekā klasiskie datori. Sapīšanās ir svarīga, jo tā ir ne tikai būtiska aprēķiniem, bet arī nodrošina drošu kriptogrāfisko atslēgu pārsūtīšanu un palielina sensoru jutīgumu. Tomēr šī sapīšanās ir īslaicīga un var viegli pazust neatbilstības, piemēram, termiskā trokšņa, dēļ.

Jauns sapīšanās filtrs

Prof. Aleksandra Szameita vadītā pētnieku grupa ir pārvarējusi problēmas, kas saistītas ar sapīšanās saglabāšanu fotoniskajās ķēdēs. Viņu metode izmanto tā sauktos "gaismas vadus", kas ļauj fotoniem "lēkt" starp blakus esošajiem kanāliem. Šis paņēmiens izmanto mērķtiecīgu savienojuma regulēšanu saskaņā ar pretparitātes laika simetriju, lai no sistēmas noņemtu nesavienotos komponentus. Jaunizstrādātais sapīšanās filtrs nodrošina gandrīz ideālu precizitāti gan viena, gan divu fotonu ierosmei un ir izturīgs pret dekoherenci.

Turklāt tika uzsvērts, ka šiem atklājumiem ir liela nozīme ne tikai akadēmiskajos pētījumos, bet arī praktiskajam pielietojumam kvantu komunikācijā. Kvantu komunikācija nodrošina pieskārienu drošu atslēgu apmaiņu ar drošību saistītas informācijas kodēšanai, pamatojoties uz fiziskiem principiem, piemēram, kvantu sapīšanās un superpozīcijas principu. Atšķirībā no algoritmiskās kriptogrāfijas metodēm šo sistēmu varētu izmantot augstas drošības tīklos [fraunhofer.de] ziņo, ka...

Tehnoloģiskie sasniegumi kvantu komunikācijā

Fraunhofera institūti QuNET iniciatīvā strādā pie kvantu sakaru sistēmu un optisko saišu tehnoloģiju izstrādes. Mērķis ir izveidot pamatu drošiem savienojumiem starp dažādām viļņu garuma joslām un pārraides līdzekļiem. Šo sistēmu elementārie elementi ir precīzi optiski atstarojoši teleskopi, polarizācijas sapinušies fotonu pāru avoti un augstas izšķirtspējas noteikšanas sistēmas. Šie komponenti ne tikai nodrošina polarizācijas kodētu kvantu stāvokļu pārraidi, bet arī garantē augstus atslēgas maiņas kursus.

Drošība ir balstīta uz pārbaudīto BBM92 protokolu polarizācijas sapītiem fotoniem, kas sola absolūtu drošību komunikācijā. Kvantu kriptogrāfija, kas nostiprināta BB84 protokolā, ļauj pārsūtīt informāciju ar augstu drošības līmeni, kas ir izturīgs pret nākotnes kvantu datoriem [das-wissen.de] ziņo, ka...

Turklāt tiek uzsvērta vajadzība pēc kvantu atkārtotājiem, lai pagarinātu pārraides attālumus, jo kvantu informācija lielos attālumos pasliktinās. Šīs tehniskās problēmas un ierobežojumi izceļ pētniecības jomas dinamisko raksturu un nepieciešamību veikt turpmākus ieguldījumus fundamentālajos pētījumos un standartizētu kvantu šifrēšanas protokolu izstrādē.

Kopumā jaunākie pētījumi liecina par lielu kvantu komunikācijas potenciālu ne tikai attiecībā uz nepārvaramu drošību un globālo sasniedzamību, bet arī ātrāku informācijas pārraidi digitālajā laikmetā.