Объединение нобелевских достижений рождает новую эру квантовой криптографии

Учёные из Института квантовых вычислений Университета Ватерлоо (IQC) совершили прорыв в области квантовой коммуникации, успешно объединив два подхода, каждый из которых ранее был удостоен Нобелевской премии. Их исследование, опубликованное в журнале Communications Physics, представляет метод эффективного создания почти идеальных пар запутанных фотонов из квантовых точек.

Этот успех объединяет знания о запутанных фотонах, частицах света, способных оставаться связанными на больших расстояниях, с технологией квантовых точек. Такое объединение открывает новые перспективы для защищённых квантовых коммуникаций, включая безопасную передачу данных и связь между удалёнными квантовыми компьютерами.

Профессор Майкл Раймер подчеркнул значимость достигнутого баланса между высокой степенью запутанности и эффективностью, который необходим для реализации квантового распределения ключей и создания квантовых ретрансляторов на глобальном уровне.

Используя полупроводниковые квантовые точки, интегрированные в нанопроводы, исследователи увеличили эффективность создания запутанных фотонов в 65 раз по сравнению с предшествующими методами. Этот прогресс стал возможен благодаря сотрудничеству с Национальным исследовательским советом Канады и использованию высокоточных однофотонных детекторов из Нидерландов.

Основная проблема предыдущих систем квантовых точек заключалась в явлении, известном как микроструктурное расщепление, затрудняющем измерение запутанности. Исследователи преодолели её, применив высокоскоростную и точную систему обнаружения, позволяющую фиксировать состояние запутанности на каждом этапе его колебаний.

В демонстрации будущих применений для коммуникаций команда смоделировала метод квантового распределения ключей, показав многообещающее будущее для защищённых квантовых коммуникаций на основе источника запутанных фотонов из квантовых точек.

Это открытие является значимым шагом в развитии квантовой криптографии, предлагая методы для усиления безопасности данных на международном уровне. Сочетание физики, химии и инженерии в этом исследовании подчёркивает междисциплинарный подход к научным открытиям.

Такие инновации в квантовых технологиях обещают не только продвижение в научном сообществе, но и потенциальные улучшения в повседневной жизни, особенно в области интернет-безопасности и связи. Это исследование подтверждает важность продолжения работы в области квантовых технологий и коммуникаций, открывая путь к разработке новых, более безопасных методов передачи информации.