دستیابی به ارتباطات کوانتومی فوق ایمن با اتم های مصنوعی
به گزارش بیست و یکم، پژوهشگران می گویند اتم های مصنوعی به دستیابی به ارتباطات کوانتومی فوق العاده ایمن در دنیای واقعی کمک می کنند. این رویکرد از اصول مکانیک کوانتومی برای تولید کلیدهای تصادفی استفاده می نماید که شکستن آنها غیر ممکن است.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، رمزگذاری و انتقال ایمن داده مدت هاست که متکی بر الگوریتم های پیچیده ریاضی است که شکستن آنها خیلی طول می کشد. با این وجود، ظهور کامپیوتر های کوانتومی، قدرت محاسباتی را از این بند خارج کرده است. اما آیا داده های ما هم صدمه پذیر شده اند؟
پژوهشگران دانشگاه لایبنیتز هانوفر موسسه فیزیکالیش تکنیک باندسانستالت در براونشویگ و دانشگاه اشتوتگارت روشی پیشگامانه برای ارتباطات ایمن در عصر کوانتومی معرفی کرده اند.
این توسعه از نقاط کوانتومی نیمه هادی و توزیع کلید کوانتومی(QKD) استفاده می نماید و به صورت بالقوه نحوه حفاظت از اطلاعات حساس در مقابل تهدیدات سایبری را متحول خواهد نمود.
توزیع کلید کوانتومی(QKD) چیست؟
توزیع کلید کوانتومی(QKD) روشی برای تبادل امن کلیدهای رمزگذاری بین دو طرف است. این رویکرد از اصول مکانیک کوانتومی برای تولید کلیدهای تصادفی استفاده می نماید که شکستن آنها حتی توسط کامپیوتر های کوانتومی هم غیر ممکن است.
توزیع کلید کوانتومی از فوتون های منفرد بعنوان حامل کلیدهای کوانتومی استفاده می نماید و هرگونه کوشش برای رهگیری ارتباط سبب ایجاد خطا در سیگنال می شود که منجر به تشخیص فوری آن می شود. با این وجود، محدودیت های منابع نور کوانتومی فعلی، ایجاد شبکه های بزرگ با QKD را با وجود بهینه سازی مداوم، چالش برانگیز کرده است.
حالا یک تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور فی دینگ، استفان کوک و پیتر میشلر به نقاط کوانتومی نیمه هادی بعنوان منابع تک فوتونی روی آورده است. این رویکرد به آنها کمک کرد تا به نرخ انتقال کلید ایمن بالا در فاصله ۷۹ کیلومتری بین هانوفر و براونشویگ دست یابند.
پروفسور فی دینگ توضیح داد: ما با نقاط کوانتومی کار می نماییم که ساختارهای کوچکی شبیه به اتم ها اما متناسب با نیازهای ما هستند. ما برای نخستین بار از این «اتم های مصنوعی» در یک آزمایش ارتباط کوانتومی بین دو شهر مختلف استفاده کردیم. این راه اندازی که به «پیوند کوانتومی نیدرساشن»(Niedersachsen) مشهور است، هانوفر و براونشویگ را از راه فیبر نوری به هم متصل می کند.
مکانیک QKD
ارتباطات کوانتومی از خصوصیت های کوانتومی نور استفاده می نماید تا اطمینان حاصل شود که پیام ها از رهگیری ایمن باقی می مانند.
دینگ توضیح داد: دستگاههای نقطه کوانتومی فوتون های منفرد ساطع می کنند که ما قطبش آنرا کنترل کرده و برای اندازه گیری به براونشویگ می فرستیم.
این تلاش مشترک توسط شورای تحقیقات اروپا(ERC)، وزارت آموزش و تحقیقات فدرال آلمان(BMBF) و سایر شرکا حمایت شد.
دکتر جینگ ژانگ یانگ نویسنده اول این مطالعه عنوان کرد: تحلیل مقایسه ای با سیستم های QKD موجود که شامل منابع تک فوتونی است، نشان داده است که SKR به دست آمده در این کار فراتر از همه پیاده سازی های فعلی مبتنی بر SPS است و حتی بدون بهینه سازی بیشتر، به سطوحی نزدیک می شود که توسط پروتکلهای QKD حالت فریبنده مبتنی بر پالس های منسجم ضعیف به دست آمده است.
چشم انداز و برنامه های کاربردی
یافته های این تیم تحقیقاتی آینده ای امیدوارکننده را برای نقاط کوانتومی نیمه هادی در ارتباطات کوانتومی نشان داده است.
نقاط کوانتومی علاوه بر تسهیل ارتباطات ایمن، پتانسیل تکرار کننده های کوانتومی و سنجش کوانتومی توزیع شده را هم عرضه می دهند. آنها اجازه ذخیره ذاتی اطلاعات کوانتومی را می دهند و می توانند حالت های خوشه فوتونی را منتشر کنند.
این توانایی ها ادغام یکپارچه منابع تک فوتون نیمه هادی را در شبکه های ارتباطی کوانتومی در مقیاس بزرگ و با ظرفیت بالا نوید می دهد.
دینگ اضافه کرد: چند سال پیش ما فقط رویای استفاده از نقاط کوانتومی را در سناریوهای ارتباطات کوانتومی دنیای واقعی در سر داشتیم و امروز ما از نشان دادن پتانسیل آنها برای آزمایش ها و کاربردهای جذاب تر در آینده و حرکت به سمت «اینترنت کوانتومی» هیجان زده هستیم.
جزئیات این پژوهش در مجله Light: Science & Applications انتشار یافته است.
منبع: 21th.ir
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب