В Австралии создан портативный источник фотонов для квантового шифрования

Исследователи разработали первый источник одиночных фотонов, который может эффективно работать при комнатной температуре. Устройство является важным шагом на пути к построению защищенных сетей связи на основе квантового распределения ключей. Тестовый образец позволил успешно передать информацию на расстояние в несколько км.

Источник одиночных фотонов, разработанный австралийскими физиками, может производить более 10 млн. одиночных фотонов в секунду при комнатной температуре. Устройство использует гексагональный нитрид бора и полусферическую твердую иммерсионную линзу. По словам ученых, объединение двух этих элементов повысило эффективность работы источника в шесть раз.

Гексагональный нитрид бора и ранее использовался для создания источника одиночных фотонов, который может работать при комнатной температуре, отмечают исследователи. Однако до сих пор никому не удавалось достичь эффективности, необходимой для практического применения устройства.

«Как правило, для улучшения источников на основе нитрида бора используют точное позиционирование излучателя или нанотехнологии, — отмечает Хелен Цзен, исследователь из Технологического университета Сиднея и соавтор работы. — Это делает устройства сложными, трудно масштабируемыми и недоступными для массового производства».

Вместо этого Цзен и её коллеги использовали твердую иммерсионную линзу для фокусировки фотонов, исходящих от однофотонного излучателя. Эти линзы коммерчески доступны и просты в изготовлении.

Исследователи объединили свой новый источник одиночных фотонов с изготовленным на заказ портативным конфокальным микроскопом, который измеряет отдельные фотоны при комнатной температуре. Разработанная система может выполнять шифрование на основе квантовых распределенных ключей.

Источник одиночных фотонов и конфокальный микроскоп размещены в прочном корпусе размером всего 50×50 см. Вес устройства около 10 кг. Корпус устройства защищает источник от вибраций и рассеянного света.

Изображение: Хелен Цзэн, Технологический университет Сиднея

«Наше устройство проще в использовании и намного меньше, чем традиционные оптические столы, которые занимают целые лаборатории, — говорит Цзэн. — Его можно использовать с системами квантовых вычислений и адаптировать для работы с существующей телекоммуникационной инфраструктурой».

Испытания нового источника одиночных фотонов, по словам разработчиков, показали, что он может достигать скорости сбора одиночных фотонов 10,7 Гц, сохраняя при этом превосходную чистоту. Это значит, что вероятность передачи в одном импульсе нескольких фотонов крайне мала. Устройство показало стабильную работу в течение нескольких часов.

Ученые также продемонстрировали способность устройства выполнять квантовое шифрование. Информация, защищенная на основе квантового распределения ключей с частотой повторения 20 МГц, была успешно передана на расстояние нескольких километров от источника.

Квантовое распределение ключей представляет собой метод защиты информации, устойчивый к взлому. Квантовые свойства света используются для шифрования и дешифровки данных. Для построения таких систем требуются надежные и яркие источники, излучающие свет в виде цепочки одиночных фотонов. Большинство современных однофотонных источников качественно работают только при криогенных температурах в сотни градусов ниже нуля, что ограничивает возможности практического применения таких устройств.


Читать далее

«Пятый элемент» существует: новый эксперимент подтвердит, что информация материальна

Герпетологи узнали, почему змеи не задыхаются, когда душат и заглатывают добычу

Появились первые мужские противозачаточные таблетки, их эффективность 99%

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука