Магия квантовых точек: новый метод шифрования не оставит хакерам шанса

Группа исследователей из Германии разработала инновационный метод защиты информации, который может изменить будущее кибербезопасности. Ученые из Ганноверского университета имени Лейбница, Физико-технического федерального ведомства в Брауншвейге и Штутгартского университета представили технологию, использующую полупроводниковые квантовые точки и квантовое распределение ключей (КРК).

Открытие приобретает особую значимость на фоне растущих опасений о том, что квантовые компьютеры могут поставить под угрозу современные методы шифрования. Традиционные алгоритмы, долгое время считавшиеся надежными, рискуют оказаться бессильными перед вычислительной мощью машин будущего.

КРК представляет собой метод безопасного обмена ключами шифрования между двумя сторонами. Этот подход использует принципы квантовой механики для генерации случайных ключей, которые невозможно взломать. В системе КРК отдельные фотоны выступают в роли носителей квантовых ключей. Любая попытка перехвата сообщения вносит ошибки в сигнал, что приводит к немедленному обнаружению вмешательства.

Исследовательская группа, возглавляемая профессорами Фей Дином, Штефаном Кюком и Петером Михлером, обратилась к полупроводниковым квантовым точкам в качестве источников одиночных фотонов. Этот подход позволил им достичь высоких скоростей передачи защищенных ключей на расстоянии 79 километров между Ганновером и Брауншвейгом.

Профессор Фей Дин пояснил суть исследования: «Мы работаем с квантовыми точками, которые представляют собой крошечные структуры, похожие на атомы, но адаптированные под наши нужды. Впервые мы использовали «искусственные атомы» в эксперименте по квантовой связи между двумя разными городами. Эта установка, известная как «Niedersachsen Quantum Link», соединяет Ганновер и Брауншвейг через оптоволоконную линию».

Простыми словами, принцип квантовой коммуникации основан на уникальных свойствах света, которые обеспечивают защиту сообщений от перехвата. Устройства с квантовыми точками генерируют одиночные фотоны. Ученые контролируют их поляризацию и отправляют в Брауншвейг для измерения.

Помимо обеспечения защищенной связи, технология может найти применение в создании квантовых повторителей и распределенных квантовых датчиков. Точки способны хранить квантовую информацию и излучать фотонные кластерные состояния, что делает их идеальными кандидатами для интеграции в масштабные сети квантовой связи с высокой пропускной способностью.

Профессор Дин с воодушевлением отметил: «Еще недавно использование квантовых точек в реальных системах квантовой связи казалось нам мечтой. Сегодня мы не только воплотили эту мечту в жизнь, но и открыли путь к новым захватывающим экспериментам и применениям, приближающим нас к созданию квантового интернета».