В Австралії створено портативне джерело фотонів для квантового шифрування

Джерело одиночних фотонів, розроблене австралійськими фізиками, може виробляти понад 10 млн.

одиночних фотонів за секунду при кімнатнійтемпературі. Пристрій використовує гексагональний нітрид бору та тверду напівсферичну іммерсійну лінзу. За словами вчених, об'єднання двох цих елементів підвищило ефективність роботи джерела у шість разів.

Гексагональний нітрид бору раніше використовувавсядля створення джерела одиночних фотонів, який може працювати за кімнатної температури, відзначають дослідники. Однак досі нікому не вдалося досягти ефективності, необхідної для практичного застосування пристрою.

«Як правило, для покращення джерел на основінітриду бору використовують точне позиціонування випромінювача чи нанотехнології, — зазначає Хелен Цзен, дослідник із Технологічного університету Сіднея та співавтор роботи. — Це робить пристрої складними, важко масштабованими та недоступними для масового виробництва».

Натомість Цзен та її колеги використовували тверду імерсійну лінзу для фокусування фотонів, що виходять від однофотонного випромінювача. Ці лінзи комерційно доступні та прості у виготовленні.

Дослідники об'єднали своє нове джерелоодиночних фотонів з виготовленим на замовлення портативним мікроскопом конфокальним, який вимірює окремі фотони при кімнатній температурі. Розроблена система може виконувати шифрування на основі розподілених квантових ключів.

Джерело одиночних фотонів та конфокальниймікроскоп розміщені в міцному корпусі розміром всього 50&50 см. Вага пристрою близько 10 кг. Корпус пристрою захищає джерело від вібрацій та розсіяного світла.

Зображення: Хелен Цзен, Технологічний університет Сіднея

«Наш пристрій простіше у використанні та набагатоменше, ніж традиційні оптичні столи, які займають цілі лабораторії, - каже Цзен. — Його можна використовувати із системами квантових обчислень та адаптувати для роботи з існуючою телекомунікаційною інфраструктурою».

Випробування нового джерела одиночних фотонів,За словами розробників, показали, що він може досягати швидкості збору одиночних фотонів 10,7 Гц, зберігаючи при цьому чудову чистоту. Це означає, що можливість передачі в одному імпульсі декількох фотонів вкрай мала. Пристрій показав стабільну роботу протягом кількох годин.

Вчені також продемонстрували здатністьпристрої виконувати квантове шифрування. Інформація, захищена на основі квантового розподілу ключів із частотою повторення 20 МГц, була успішно передана на відстань кількох кілометрів від джерела.

Квантовий розподіл ключів єметод захисту інформації, стійкий до злому. Квантові властивості світла використовуються для шифрування та дешифрування даних. Для побудови таких систем потрібні надійні та яскраві джерела, що випромінюють світло у вигляді ланцюжка одиночних фотонів. Більшість сучасних однофотонних джерел якісно працюють лише за кріогенних температур у сотні градусів нижче нуля, що обмежує можливості практичного застосування таких пристроїв.

Читати далі

«П'ятий елемент» існує: новий експеримент підтвердить, що інформація є матеріальною

Герпетологи дізналися, чому змії не задихаються, коли душать і заковтують здобич

З'явилися перші чоловічі протизаплідні пігулки, їх ефективність 99%