أستراليا تبني مصدر فوتون محمول للتشفير الكمومي

ويمكن لمصدر الفوتون الواحد، الذي طوره فيزيائيون أستراليون، أن ينتج أكثر من 10 ملايين فوتون.

فوتونات واحدة في الثانية في درجة حرارة الغرفةدرجة حرارة. يستخدم الجهاز نيتريد البورون السداسي وعدسة غمر صلبة نصف كروية. ووفقا للعلماء، فإن الجمع بين هذين العنصرين يزيد من كفاءة المصدر بمقدار ستة أضعاف.

نيتريد البورون السداسي والمستخدم سابقًالإنشاء مصدر للفوتونات الفردية التي يمكن أن تعمل في درجة حرارة الغرفة ، لاحظ الباحثون. ومع ذلك ، لم يتمكن أحد حتى الآن من تحقيق الكفاءة المطلوبة للتطبيق العملي للجهاز.

"كقاعدة ، لتحسين المصادر على أساسيستخدم نيتريد البورون تحديد الموضع الدقيق للباعث أو تكنولوجيا النانو ، كما تقول هيلين زينج ، الباحثة في جامعة سيدني للتكنولوجيا والمؤلفة المشاركة في العمل. "وهذا يجعل الأجهزة معقدة ، ويصعب قياسها ، وبعيدة عن متناول الإنتاج الضخم."

بدلاً من ذلك ، استخدمت Zeng وزملاؤها عدسة غاطسة صلبة لتركيز الفوتونات القادمة من باعث فوتون واحد. هذه العدسات متوفرة تجاريًا وسهلة التصنيع.

لقد جمع الباحثون مصدرهم الجديدفوتونات مفردة باستخدام مجهر متحد البؤر محمول مخصص يقيس الفوتونات المفردة في درجة حرارة الغرفة. يمكن للنظام المطور إجراء التشفير بناءً على المفاتيح الموزعة الكمومية.

مصدر فوتون واحد ومتحد البؤريوجد المجهر في علبة متينة بقياس 50 × 50 سم فقط، ويبلغ وزن الجهاز حوالي 10 كجم. يحمي غلاف الجهاز المصدر من الاهتزازات والضوء المتناثر.

الصورة: هيلين زينج ، جامعة التكنولوجيا ، سيدني

"جهازنا أسهل في الاستخدام وأكثر من ذلك بكثيرأصغر من الجداول البصرية التقليدية التي تشغل مختبرات كاملة ، "كما يقول زينج. "يمكن استخدامه مع أنظمة الحوسبة الكمومية وتكييفه للعمل مع البنية التحتية للاتصالات القائمة."

اختبار مصدر جديد للفوتونات المفردةووفقًا للمطورين، فقد أظهروا أنه يمكنه تحقيق معدلات جمع فوتون واحد تبلغ 10.7 هرتز مع الحفاظ على نقاء ممتاز. وهذا يعني أن احتمال نقل عدة فوتونات في نبضة واحدة ضئيل للغاية. أظهر الجهاز عملاً مستقرًا لعدة ساعات.

أظهر العلماء أيضًا القدرةأجهزة لأداء التشفير الكمي. المعلومات المحمية بتوزيع المفتاح الكمومي بمعدل تكرار يبلغ 20 ميغا هرتز تم إرسالها بنجاح عبر مسافة عدة كيلومترات من المصدر.

توزيع المفتاح الكم هوطريقة أمن المعلومات المقاومة للقرصنة. تُستخدم الخصائص الكمومية للضوء لتشفير البيانات وفك تشفيرها. لإنشاء مثل هذه الأنظمة ، يلزم وجود مصادر موثوقة ومشرقة تنبعث منها ضوء على شكل سلسلة من الفوتونات الفردية. تعمل معظم مصادر الفوتون الأحادي الحديثة بشكل جيد فقط في درجات حرارة شديدة البرودة تصل إلى مئات الدرجات تحت الصفر ، مما يحد من التطبيق العملي لمثل هذه الأجهزة.

قراءة المزيد

العنصر الخامس موجود: تجربة جديدة ستؤكد أن المعلومات جوهرية

اكتشف علماء الزواحف سبب عدم اختناق الثعابين عندما تختنق وتبتلع فريستها

ظهر أول حبوب منع الحمل للذكور ، فاعليتها 99٪