Новое исследование выявило способы улучшения квантовой связи с использованием фотонов, не требуя при этом сложного и дорогостоящего оборудования.
Физики из Еврейского университета в Иерусалиме достигли прорыва, который позволяет сделать технологию безопасной квантовой связи более доступной для повседневного использования без необходимости применения дорогостоящего оборудования. Они предложили новый подход, который значительно улучшает методы передачи квантово-зашифрованной информации с использованием фотонов света, сообщает Phys.org.
На протяжении четырех десятилетий главной задачей квантового распределения ключей — области, занимающейся разработкой надежных методов шифрования с использованием принципов квантовой механики — оставалось преодоление одной серьезной преграды. Это связано с необходимостью создания идеальных источников одиночных фотонов. Такие компактные устройства предназначены для излучения ровно одной частицы света (фотона) за каждый цикл. Создание таких приборов с требуемой степенью точности на практике оказывается довольно сложной и дорогостоящей задачей.
Чтобы обойти данную проблему, эксперты начали активно использовать лазеры. Их проще производить, хотя они и не идеальны. Лазеры излучают слабые вспышки света, каждая из которых содержит небольшое количество фотонов. Точное количество таких частиц заранее определить невозможно. Этот компромисс существенно ограничивает как уровень безопасности передаваемых данных, так и расстояние защищенных коммуникаций.
Не желая полагаться исключительно на возможность появления идеального оборудования, физики разработали два инновационных протокола, которые совместимы с уже существующими технологиями — субпуассоновскими источниками фотонов на базе квантовых точек. Эти точки представляют собой крошечные полупроводниковые объекты, функционирующие аналогично искусственным атомам. Путем тонкой настройки оптического поведения квантовых точек и интеграции их с наноантеннами команде удалось оптимизировать процесс испускания фотонов. Это позволило создать и успешно протестировать на практике две продвинутые методики криптографической защиты информации.
Численные симуляции и практические испытания показали, что предложенные подходы превосходят наиболее эффективные традиционные методы квантовой криптографии, основанные на лазерах. Благодаря новым решениям удалось увеличить дистанцию безопасного обмена ключами более чем на 3 децибела, что является значительным шагом вперед в данной области технологий.
Фото: hi-tech.mail.ru