Selama beberapa dekade, para ilmuwan berpikir enkripsi kuantum yang tidak dapat dipecahkan membutuhkan sumber cahaya tanpa cacat, suatu prestasi yang hampir mustahil. Tetapi sebuah tim telah membalik skrip menggunakan “titik kuantum” yang direkayasa kecil dan protokol baru yang cerdas.
Dengan membuat cahaya yang tidak sempurna berperilaku lebih aman, mereka membuktikan bahwa pesan yang dienkripsi dapat melakukan perjalanan lebih jauh dan lebih aman daripada sebelumnya. Tes dunia nyata telah menunjukkan bahwa metode mereka mengungguli bahkan sistem saat ini yang terbaik, membawa komunikasi yang praktis dan aman-aman dari langkah-langkah yang signifikan lebih dekat.
Terobosan dalam enkripsi kuantum
Sebuah tim fisikawan telah membuat terobosan yang dapat membawa komunikasi kuantum yang aman lebih dekat dengan penggunaan sehari -hari – tanpa membutuhkan perangkat keras tanpa cacat.
Penelitian, yang dipimpin oleh mahasiswa PhD Yuval Bloom dan Yoad Ordan, di bawah bimbingan Profesor Ronen Rapaport dari Racah Institute of Physics at Hebrew University bekerja sama dengan para peneliti dari Los-Alamos National Labs, dan diterbitkan di PRX Quantummemperkenalkan pendekatan praktis baru yang secara signifikan meningkatkan cara kami mengirim informasi terenkripsi kuantum menggunakan partikel cahaya – bahkan ketika menggunakan peralatan yang tidak sempurna.
Memecahkan tantangan berusia 40 tahun
Selama empat dekade, Holy Grail of Quantum Key Distribution (QKD)-ilmu menciptakan enkripsi yang tidak bisa dipatahkan menggunakan mekanika kuantum-telah bergantung pada satu persyaratan yang sulit dipahami: sumber foton tunggal yang direkayasa dengan sempurna. Ini adalah sumber cahaya kecil yang dapat memancarkan satu partikel cahaya (foton) pada suatu waktu. Namun dalam praktiknya, membangun perangkat seperti itu dengan presisi absolut telah terbukti sangat sulit dan mahal.
Untuk mengatasi hal itu, lapangan sangat bergantung pada laser, yang lebih mudah diproduksi tetapi tidak ideal. Laser ini mengirimkan pulsa cahaya yang samar yang mengandung jumlah foton yang kecil, tetapi tidak dapat diprediksi – sebuah kompromi yang membatasi keamanan dan jarak di mana data dapat ditransmisikan dengan aman, karena penguping pintar dapat “mencuri” bit informasi yang dikodekan secara bersamaan pada lebih dari satu foton.
Cara yang lebih baik dengan alat yang tidak sempurna
Bloom, Ordan, dan tim mereka membalik naskah. Alih -alih menunggu sumber foton yang sempurna, mereka mengembangkan dua protokol baru itu bekerja dengan apa yang kita miliki sekarang -Sumber foton sub-poissonian berdasarkan titik-titik kuantum, yang merupakan partikel semikonduktor kecil yang berperilaku seperti atom buatan.
Dengan merekayasa perilaku optik dari titik -titik kuantum ini dan memasangkannya dengan nanoantennas, tim dapat mengubah bagaimana foton dipancarkan. Penyesuaian ini memungkinkan mereka untuk menyarankan dan menunjukkan dua strategi enkripsi canggih:
- Protokol negara umpan terpotong: Versi baru dari pendekatan enkripsi kuantum yang banyak digunakan, dirancang untuk sumber foton tunggal yang tidak sempurna, yang menyingkirkan upaya peretasan potensial karena peristiwa multi-foton.
- Protokol pemurnian yang digembar -gemborkan: Metode baru yang secara dramatis meningkatkan keamanan sinyal dengan “memfilter” kelebihan foton secara real time, memastikan bahwa hanya bit foton tunggal yang benar yang direkam.
Dalam simulasi dan percobaan laboratorium, teknik-teknik ini mengungguli bahkan versi terbaik dari metode QKD berbasis laser tradisional-memperluas jarak di mana kunci yang aman dapat ditukar dengan lebih dari 3 desibellompatan besar di lapangan.
Tes dunia nyata dari jaringan kuantum
Untuk membuktikan itu bukan hanya teori, tim membangun pengaturan komunikasi kuantum dunia nyata menggunakan sumber titik kuantum suhu kamar. Mereka menjalankan versi baru mereka yang diperkuat dari protokol enkripsi BB84 yang terkenal-tulang punggung banyak sistem distribusi kunci kuantum-dan menunjukkan bahwa pendekatan mereka tidak hanya layak tetapi lebih unggul dari teknologi yang ada.
Terlebih lagi, pendekatan mereka kompatibel dengan berbagai sumber cahaya kuantum, berpotensi menurunkan biaya dan hambatan teknis untuk menggunakan komunikasi yang aman kuantum dalam skala besar.
Menuju komunikasi kuantum yang terjangkau
“Ini adalah langkah signifikan menuju enkripsi kuantum yang praktis dan mudah diakses,” kata Profesor Rapaport. “Ini menunjukkan bahwa kita tidak membutuhkan perangkat keras yang sempurna untuk mendapatkan kinerja yang luar biasa – kita hanya perlu lebih pintar tentang bagaimana kita menggunakan apa yang kita miliki.”
Penulis co-lead Yuval Bloom menambahkan, “Kami berharap pekerjaan ini membantu membuka pintu ke jaringan kuantum dunia nyata yang aman dan terjangkau. Yang keren adalah bahwa kita tidak harus menunggu; itu dapat diimplementasikan dengan apa yang sudah kita miliki di banyak laboratorium di seluruh dunia.”
Referensi: “Protokol Decoy-State dan Purification untuk distribusi kunci kuantum yang unggul dengan sumber foton tunggal berbasis kuantum-dot yang tidak sempurna: teori dan eksperimen” oleh Yuval Bloom, Yoad Ordan, Tamar Levin, Kfir Sulimany, Eric G. Bowes, Jennifer A. Hollings dan Ronen Rapaport, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, Jennifer A. Hollings dan Ronen Rapaport, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, Jennifer A. Hollingsor, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, 21 Agustus, Jennifer A. PRX Quantum.
Dua: 10.1103/7FDD-M92N
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
RisalahPos.com Network
