Új módszerrel vizsgálják, hogy biztonságosak e a kvantum kommunikációs hálózatok

Az ausztrál Griffith Kvantum Dinamikai Központ kutatói bemutatták, hogy hogyan vizsgálhatóak meg az Einsteint is megrémítő, távolból egymásra ható foton párok, még a laborinál kedvezőtlenebb körülmények között is.

A kutatók megmutatták, hogy a kvantum non-lokalitásnak nevezett hatás még akkor is igazolható, amikor az üvegszálas vezetéken utazó fotonok egy része elnyelődik vagy szétszóródik utuk során. A kvantum non-lokalitásnak nagyon fontos szerepe lehet az új globális kvantum kommunikációs rendszerek működésében, melyeknek biztonságát a fizika törvényei garantálnák és ezek lennének majd azok a hálózatok, amivel a nagy erejű kvantum számítógépek is összeköthetővé válnak.

A fotonok között kvantum kapcsolat alakítható ki – ami két helyet köt össze – amit kvantum párok összefonódásának neveznek. Ezeknek a pároknak az egyik fotonjának vizsgálata megmutatja a másik foton tulajdonságait is – amit ezután elküldhetnek a kommunikációs csatornán.

A kutatók szerint a kvantum kapcsolatnak egy nagy megpróbáltatást jelentő teszten kell átesnie, hogy meggyőződjenek róla, hogy a részecskék közötti kvantum non-lokalitás mindkét oldalon jelen van e.

“A teszt elbukása azt jelenti, hogy egy lehallgató megpróbál behatolni a hálózatba,” mondta Geoff Pryde, a kutatás vezetője.

“Ahogy a kvantum csatornák hossza nő, egyre kevesebb és kevesebb fotonnak sikerül áthaladni az összeköttetésen, mivel semmilyen anyag sem teljesen áttetsző és az elnyelés és a szétszórás áldozatokat követel.”

“Ez a problémája a létező foton kvantum non-lokalitás igazoló technikáknak. Minden elveszett foton könnyebé teszi a lehallgató számára hogy feltörje a biztonsági rendszert az összefonódás leutánzásával.”

A tudományos közösségnek eddig hatalmas kihívást jelentett, hogy olyan módszert dolgozzanak ki, amivel fogyatkozó fotonok mellet is képesek kimutatni az összefonódás jelenlétét.

Az új kutatásban a csapat egy új megközelítéshez -a kvantum teleportációhoz – nyúlt a probléma megoldására.

Kiválasztották azt a pár szerencsés fotont, amik túlélték az utat és egy tiszta és nagy hatásfokú kvantum csatornába teleportálták őket.

“Ott problémák nélkül véghezvihető a választott igazoló teszt, amit kvantum kormányzásnak neveznek,” mondta Morgan Weston, a kutatásról készült tanulmány első szerzője.

“A mi sémánk rögzít egy további jelet, ami tudatja velünk, hogy a fény részecskék túljutottak az átviteli csatornán. Ami azt jelenti hogy az elbukott eloszlási eseményeket egyből kivehetjük, ezzel megvalósítva a biztonságos kommunikációt még a rendkívül magas veszteség mellett is.”

Ez a fejlesztés, azonban nem olyan könnyű, mivel a teleportációhoz további jó minőségű foton párokra van szükség. Ezeket az extra foton párokat nagyon nagy hatásfokkal kell előállítani és vizsgálni, ahhoz hogy ténylegesen ellensúlyozzák a kommunikáció során elvesző fotonokat.

Ehhez a tudósoknak az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetével közösen fejlesztett foton forrásra és detektorra volt szüksége.

Még úgy is, hogy a teszteket laborban hajtották végre, a kutatók által használt csatornának akkora volt a foton elnyelése mint 80 km telekommunikációs vezetéknek.

A kutatócsapat azt célozta meg, hogy az új módszert integrálják az Ausztrál Kutatási Tanács Kvantum Számítási és Kommunikációs Technológiai Központja által fejlesztett kvantum kommunikációs hálózatba és ezzel képesek lesznek a módszert életszerű körülmények között is tesztelni.

Forrás: advances.sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.