从社交媒体账户到政府文件,黑客对所有东西的攻击都可以通过量子通信的出现在很大程度上被阻止,量子通信将使用被称为“光子”的光粒子来保护信息,而不是使用可破解的代码。
问题是量子通信目前受到多少的限制信息单个光子可以帮助安全地发送,称为“秘密比特率”。普渡大学的研究人员发明了一种新技术,可以将秘密比特率提高100倍,达到每秒3500多万个光子。
普渡大学电子和计算机工程博士后研究员Simeon Bogdanov说:“提高比特率使我们能够使用单个光子每秒发送的不仅仅是一个句子,而是一个相对较大的信息片段,具有极高的安全性,就像一个兆字节大小的文件。”
最终,高比特率将使一个超安全的“量子互联网”成为可能,这是一个被称为“波导”的通道网络,它将在能够处理量子信息的设备、芯片、地点或各方之间传输单个光子。
“无论黑客的计算能力有多强,根据物理定律,基本上不可能在不被发现的情况下干扰这些量子通信通道,因为在量子层面上,光而物质对干扰非常敏感,”波格丹诺夫说。
这项工作于7月首次在网上发表,并被收录在印刷品中纳米快报2018年8月8日
利用光来传递信息是一个概率游戏:传递一个比特的信息可能需要多次尝试。光源每秒产生的光子越多,信息成功传输的速度就越快。
波格丹诺夫说:“一个光源可能每秒产生很多光子,但实际上只有少数光子可以用于传输信息,这极大地限制了量子通信的速度。”
为更快量子沟通普渡大学的研究人员改进了激光束的光脉冲激发人造“缺陷”(即晶格中的局部扰动)中的电子的方式,以及该缺陷如何发射电子的方式光子一次。
研究人员创造了一种新的光源,其中包括一个只有10纳米大的微小钻石,夹在银立方体和银薄膜之间,从而加快了这些过程。在纳米金刚石中,他们发现了一个单一的缺陷,这是由于一个碳原子被氮原子取代,而一个缺失的相邻碳原子留下了一个空位。
氮和缺失的原子一起在钻石中形成了一个所谓的“氮空位中心”,电子围绕着它旋转。
金属天线连接到这个缺陷上,通过称为“等离子体”的混合光物质粒子,促进了光子与氮空位中心的轨道电子的相互作用。通过中心一次吸收和发射一个等离子体激元,纳米天线将等离子体激元转化为光子,量子通信产生光子的速度大大加快。
“我们已经在室温下展示了最亮的单光子源。“通常,具有相当亮度的光源只能在非常低的温度下工作,这对于我们在室温下使用的计算机芯片来说是不切实际的,”鲍勃和安妮伯内特电气和计算机工程杰出教授弗拉德·沙拉耶夫说。
接下来,研究人员将把这个系统应用于片上电路。这意味着将等离子体天线与波导连接起来,这样光子就可以被传送到芯片的不同部分,而不是向四面八方辐射。
了下:M2M(机器对机器)
