Rewolucja w fotonice kwantowej: nowy filtr chroni przed splątaniem!

Rewolucja w fotonice kwantowej: nowy filtr chroni przed splątaniem!

Międzynarodowy zespół badawczy składający się z naukowców z uniwersytetów w Rostocku, południowej Kalifornii, środkowej Florydzie, stanie Pensylwania i Saint Louis dokonał przełomowego postępu w fotonice kwantowej. Odkrycie opublikowano 28 marca 2025 r. w czasopiśmie Science i oferuje nowe podejście do ochrony splątania optycznego. Praca ta ma potencjał, aby znacząco przyspieszyć rozwój zaawansowanych technologii kwantowych, co ma ogromne znaczenie, biorąc pod uwagę Międzynarodowe Lata Nauki i Technologii Kwantowej ogłoszone przez Organizację Narodów Zjednoczonych [uni-rostock.de] donoszą, że...

Mechanika kwantowa rewolucjonizuje nasze rozumienie natury w najmniejszych skalach i jest podstawą nowoczesnych technologii, w tym komputerów kwantowych, które potrafią liczyć szybciej niż komputery klasyczne. Splątanie ma kluczowe znaczenie, ponieważ jest nie tylko niezbędne do obliczeń, ale także umożliwia bezpieczną transmisję kluczy kryptograficznych i zwiększa czułość czujników. Jednak to splątanie jest ulotne i można je łatwo utracić w wyniku dekoherencji, takiej jak szum termiczny.

Nowy filtr splątania

Zespół badawczy, kierowany przez prof. Alexandra Szameita, przezwyciężył wyzwania związane z zachowaniem splątania w obwodach fotonicznych. Ich metoda wykorzystuje tak zwane „druty do światła”, które umożliwiają fotonom „przeskakiwanie” między sąsiednimi kanałami. Technika ta wykorzystuje ukierunkowane dostrajanie sprzęgła zgodnie z symetrią czasu przeciw parzystości, aby usunąć niesplątane elementy z systemu. Nowo opracowany filtr splątania osiąga niemal idealną precyzję zarówno w przypadku wzbudzeń jedno-, jak i dwufotonowych i jest odporny na dekoherencję.

Ponadto podkreślono, że ustalenia te mają ogromne znaczenie nie tylko dla badań akademickich, ale także dla praktycznych zastosowań w komunikacji kwantowej. Komunikacja kwantowa umożliwia zabezpieczoną przed dotknięciem wymianę kluczy do kodowania informacji istotnych dla bezpieczeństwa, w oparciu o zasady fizyczne, takie jak splątanie kwantowe i zasada superpozycji. W przeciwieństwie do metod kryptografii algorytmicznej, system ten może być stosowany w sieciach o wysokim poziomie bezpieczeństwa [fraunhofer.de] podaje, że...

Postęp technologiczny w komunikacji kwantowej

Instytuty Fraunhofera pracują nad rozwojem systemów komunikacji kwantowej i technologii łączy optycznych w ramach inicjatywy QuNET. Celem jest stworzenie podstaw dla bezpiecznych połączeń pomiędzy różnymi pasmami fal i mediami transmisyjnymi. Do podstawowych elementów składowych tych systemów zaliczają się precyzyjne teleskopy zwierciadlane optycznie, źródła par fotonów ze splątaną polaryzacją oraz systemy detekcji o wysokiej rozdzielczości. Komponenty te nie tylko umożliwiają transmisję stanów kwantowych zakodowanych w polaryzacji, ale także gwarantują wysokie kluczowe kursy wymiany.

Bezpieczeństwo opiera się na sprawdzonym protokole BBM92 dla fotonów splątanych polaryzacją, co gwarantuje absolutne bezpieczeństwo w komunikacji. Kryptografia kwantowa, zakotwiczona w protokole BB84, umożliwia przesyłanie informacji z wysokim poziomem bezpieczeństwa, który jest odporny na przyszłe komputery kwantowe. [das-wissen.de] donosi, że...

Ponadto podkreśla się potrzebę stosowania wzmacniaczy kwantowych w celu zwiększania odległości transmisji, ponieważ informacja kwantowa ulega degradacji na dużych dystansach. Te wyzwania i ograniczenia techniczne podkreślają dynamiczny charakter obszaru badawczego oraz potrzebę dalszych inwestycji w badania podstawowe i rozwój standardowych protokołów szyfrowania kwantowego.

Ogólnie rzecz biorąc, ostatnie badania pokazują ogromny potencjał komunikacji kwantowej, nie tylko pod względem niezniszczalnego bezpieczeństwa i globalnego zasięgu, ale także szybszej transmisji informacji w epoce cyfrowej.