Revolúcia v kvantovej fotonike: Nový filter chráni zapletenie!

Revolúcia v kvantovej fotonike: Nový filter chráni zapletenie!

Medzinárodný výskumný tím zložený z vedcov z univerzít v Rostocku, južnej Kalifornii, centrálnej Floride, Pensylvánii a Saint Louis urobil prevratný pokrok v kvantovej fotonike. Objav bol publikovaný 28. marca 2025 v časopise Science a ponúka nový prístup k ochrane optického zapletenia. Táto práca má potenciál výrazne posunúť vývoj pokročilých kvantových technológií, čo je veľmi dôležité vzhľadom na Medzinárodné roky kvantovej vedy a techniky vyhlásené Organizáciou Spojených národov [uni-rostock.de] uvádzajú, že...

Kvantová mechanika prináša revolúciu v našom chápaní prírody v najmenších mierkach a je základom pre moderné technológie vrátane kvantových počítačov, ktoré dokážu počítať rýchlejšie ako klasické počítače. Zapletenie je ústredné, pretože je nevyhnutné nielen pre výpočty, ale umožňuje aj bezpečný prenos kryptografických kľúčov a zvyšuje citlivosť senzorov. Tento spletenec je však prchavý a môže sa ľahko stratiť v dôsledku dekoherencie, ako je napríklad tepelný šum.

Nový zapletený filter

Výskumný tím pod vedením profesora Alexandra Szameita prekonal problémy so zachovaním zapletenia vo fotonických obvodoch. Ich metóda využíva takzvané „drôty pre svetlo“, ktoré umožňujú fotónom „skákať“ medzi susednými kanálmi. Táto technika využíva cielené ladenie spojenia podľa antiparitnej časovej symetrie na odstránenie nezapletených komponentov zo systému. Novo vyvinutý zapletený filter dosahuje takmer ideálnu presnosť pre jedno- aj dvojfotónové budenie a je odolný voči dekoherencii.

Okrem toho sa zdôraznilo, že tieto zistenia majú veľký význam nielen pre akademický výskum, ale aj pre praktické aplikácie v kvantovej komunikácii. Kvantová komunikácia umožňuje zabezpečenú výmenu kľúčov na kódovanie informácií dôležitých pre bezpečnosť na základe fyzikálnych princípov, ako je kvantové previazanie a princíp superpozície. Na rozdiel od metód algoritmickej kryptografie by tento systém mohol byť použitý vo vysoko zabezpečených sieťach [fraunhofer.de] uvádza, že...

Technologický pokrok v kvantovej komunikácii

Inštitúty Fraunhofer pracujú na vývoji kvantových komunikačných systémov a technológií optických spojení v rámci iniciatívy QuNET. Cieľom je vytvoriť základ pre bezpečné spojenie medzi rôznymi vlnovými dĺžkami a prenosovými médiami. Medzi základné stavebné bloky týchto systémov patria presné optické reflexné teleskopy, polarizačne zapletené zdroje fotónových párov a detekčné systémy s vysokým rozlíšením. Tieto komponenty umožňujú nielen prenos polarizačne zakódovaných kvantových stavov, ale zaručujú aj vysoké kľúčové výmenné kurzy.

Bezpečnosť je založená na osvedčenom protokole BBM92 pre polarizačne zapletené fotóny, ktorý sľubuje absolútnu bezpečnosť v komunikácii. Kvantová kryptografia zakotvená v protokole BB84 umožňuje prenos informácií s vysokou úrovňou bezpečnosti, ktorá je odolná voči budúcim kvantovým počítačom [das-wissen.de] uvádza, že...

Okrem toho je zdôraznená potreba kvantových opakovačov na predĺženie prenosových vzdialeností, pretože kvantové informácie degradujú na veľké vzdialenosti. Tieto technické výzvy a obmedzenia zdôrazňujú dynamickú povahu oblasti výskumu a potrebu ďalších investícií do základného výskumu a vývoja štandardizovaných protokolov kvantového šifrovania.

Celkovo nedávny výskum ukazuje veľký potenciál pre kvantovú komunikáciu, a to nielen z hľadiska neprelomiteľnej bezpečnosti a globálneho dosahu, ale aj rýchlejšieho prenosu informácií v digitálnom veku.