Revoluție în fotonica cuantică: noul filtru protejează încurcarea!

Revoluție în fotonica cuantică: noul filtru protejează încurcarea!

O echipă internațională de cercetare formată din oameni de știință de la universitățile din Rostock, California de Sud, Florida Centrală, Statul Pennsylvania și Saint Louis a făcut progrese inovatoare în fotonica cuantică. Descoperirea a fost publicată pe 28 martie 2025 în revista Science și oferă o nouă abordare pentru protejarea încurcăturii optice. Această lucrare are potențialul de a avansa în mod semnificativ dezvoltarea tehnologiilor cuantice avansate, ceea ce este de mare importanță, având în vedere Anii Internaționali ai Științei și Tehnologiei Cuantice proclamați de Națiunile Unite [uni-rostock.de] raportează că...

Mecanica cuantică revoluționează înțelegerea noastră a naturii la cele mai mici scări și stă la baza tehnologiilor moderne, inclusiv a calculatoarelor cuantice, care pot calcula mai repede decât calculatoarele clasice. Încurcarea este esențială, deoarece nu este doar esențială pentru calcule, ci și permite transmiterea în siguranță a cheilor criptografice și crește sensibilitatea senzorilor. Cu toate acestea, această încurcătură este trecătoare și poate fi pierdută cu ușurință din cauza decoerenței, cum ar fi zgomotul termic.

Filtru nou de încurcare

Echipa de cercetare, condusă de prof. Alexander Szameit, a depășit provocările de conservare a încurcăturii în circuitele fotonice. Metoda lor folosește așa-numitele „fire pentru lumină”, care permit fotonilor să „sare” între canalele adiacente. Această tehnică folosește reglarea direcționată a cuplajului în funcție de simetria de timp anti-paritate pentru a elimina componentele neîncurcate din sistem. Filtrul de încurcătură nou dezvoltat atinge o precizie aproape ideală atât pentru excitații cu un singur foton, cât și pentru doi fotoni și este robust la decoerență.

În plus, s-a subliniat că aceste constatări sunt de mare importanță nu numai pentru cercetarea academică, ci și pentru aplicațiile practice în comunicarea cuantică. Comunicarea cuantică permite schimbul de chei fără atingere pentru codificarea informațiilor relevante pentru securitate, bazat pe principii fizice precum încrucișarea cuantică și principiul suprapunerii. Spre deosebire de metodele de criptare algoritmică, acest sistem ar putea fi utilizat în rețele de înaltă securitate [fraunhofer.de] raportează că...

Progrese tehnologice în comunicarea cuantică

Institutele Fraunhofer lucrează la dezvoltarea sistemelor de comunicații cuantice și a tehnologiilor de legătură optică în cadrul inițiativei QuNET. Scopul este de a crea baza pentru conexiuni sigure între diferite benzi de lungimi de undă și medii de transmisie. Elementele de bază ale acestor sisteme includ telescoape reflectorizante optice de precizie, surse de perechi de fotoni încurcați cu polarizare și sisteme de detecție de înaltă rezoluție. Aceste componente nu numai că permit transmiterea stărilor cuantice codificate prin polarizare, dar garantează și rate de schimb cheie ridicate.

Securitatea se bazează pe protocolul dovedit BBM92 pentru fotonii încurcați în polarizare, care promite securitate absolută în comunicare. Criptografia cuantică, așa cum este ancorată în protocolul BB84, permite ca informațiile să fie transmise cu un nivel ridicat de securitate care este rezistent la viitoarele computere cuantice [das-wissen.de] raportează că...

În plus, este evidențiată necesitatea repetoarelor cuantice de a extinde distanțele de transmisie, deoarece informațiile cuantice se degradează pe distanțe lungi. Aceste provocări și limitări tehnice evidențiază natura dinamică a zonei de cercetare și nevoia de investiții suplimentare în cercetarea fundamentală și dezvoltarea protocoalelor standardizate de criptare cuantică.

În general, cercetările recente arată un potențial mare pentru comunicarea cuantică, nu numai în ceea ce privește securitatea de neîntrerupt și acoperirea globală, ci și transmiterea mai rapidă a informațiilor în era digitală.