Kvantni skok u kvantnoj enkripciji

Za kvantnu kriptografiju razvijen je bolji izvor svjetlosti

Pomoću lasera stvaraju se elektroni i "rupe" (strelica prema dolje). Akustički val pumpa naboje u smjeru kvantnih točaka. Oni su uzbuđeni i emitiraju pojedinačne fotone (strelica prema gore). © PDI
čitati naglas

Berlinski istraživači razvili su novi izvor svjetlosti, s kojim mogu slati pojedinačne fotone u velikoj brzini ponavljanja i u točno određenim vremenskim intervalima. Kako znanstvenici pišu u časopisu Nature Photonics, oni koriste površinske akustičke valove.

Pomoću pojedinačnih fotona, najmanjih "svjetlosnih čestica", informacije se mogu kriptirati za prisluškivanje. Temelji se na kvantnim mehaničkim zakonima, prema kojima ne možete izmjeriti svojstva fotona - a samim tim i ne može slušati - a da ne promijenite ta svojstva.

Kvantna kriptografija postaje moćnija

Konvencionalni jednofotonski izvori, koji laserski pobuduju atome ili poluvodičke nanočestice, nazvane kvantne točkice, emitiraju fotone brzinom ponavljanja do 80 megaherca. Da bi se kvantna kriptografija učinila još učinkovitijom, željeli bismo postići najveće moguće stope ponavljanja emitiranih fotona. Osim toga, pojedine svjetlosne čestice moraju se emitirati u vrlo ujednačenim intervalima.

Galijev arsenidski čip s kvantnim točkicama

Istraživači oko Paula Santosa iz Instituta Paul Drude za elektroniku čvrstog stanja pronašli su način slanja fotona s deset puta većom stopom ponavljanja i postavili njihove udaljenosti potpuno iste. Na malom čipu od arsena galija nalazi se zbirka kvantnih točkica. Na udaljenosti od točaka, istraživači koriste laser za stvaranje pozitivnih i negativnih električnih naboja, tj. Elektrona i "rupa".

Na drugom kraju čipa, akustički pretvarač šalje površinski val - neku vrstu zvučnog vala - koji „pumpa“ nosače naboja u smjeru kvantnih točaka. Elektroni su smješteni u dolini vala, "rupe" na valnom grebenu. Ako se oba naboja susretnu u kvantnoj točki, uzbuđuje se rezultatom koji šalje fotonu. prikaz

Upotrebljava se dvostruko svojstvo svjetla

Preko visine valnih vrhova i dolina, istraživači mogu kontrolirati koje kvantne točkice su pobuđene. Zato što su one malo različite i zbog toga imaju različite emisijske energije. To također omogućuje emitiranje fotona s različitim energijama.

Kako bi pokazali da su doista pojedinačni fotoni, istraživači koriste tehniku ​​koja dvostruku prirodu svjetlosti koristi i za val i za čestice. Oni usmjeravaju emitiranu svjetlost kroz razdjelnik snopa na dva detektora. Ako je prisutna jedna čestica svjetlosti, ona se ne može podijeliti, zbog čega samo jedan od dva detektora prima signal.

Presretanje fotona je optimizirano

Prije nego što se ovaj sustav može koristiti za kvantnu kriptografiju, istraživači se još suočavaju s nekim izazovima. Stoga su prethodni eksperimenti na temperaturama blizu apsolutne nule, što nije prikladno za praktičnu upotrebu.

Osim toga, znanstvenici žele optimizirati hvatanje fotona koji se sada emitiraju u svim smjerovima. Pomoću rezonatora žele osigurati da svjetlosne čestice po mogućnosti lete u jednom smjeru.

(idw - Forschungsverbund Berlin, 26.10.2009. - DLO)