09/11/2018 0 Categories IT Správy

Ultrarýchly zdroj fotónov môže priniesť kvantový internet, ktorý by nedokázal nabúrať nijaký hacker

Hackerské útoky dnes ohrozujú už všetko – od účtov na sociálnych sieťach až po vládne dokumenty.

Predísť by sa im dalo zavedením kvantovej komunikácie, ktorá by používala fotóny na zabezpečenie informácie pred hackermi. No kvantová komunikácia je v súčasnosti obmedzená nedostatočným množstvom fotónov, ktoré môžu niesť informácie. Súčasné kvantové emitory ich pri izbovej teplote vysielajú málo.

Výskumníci z Purdue University vytvorili technológiu, ktorá by 100-násobne zvýšila počet fotónov, a to na viac ako 35 miliónov za sekundu. „Zvyšovanie prenosovej rýchlosti nám umožňuje používať jednotlivé fotóny na extrémne bezpečné odoslanie nielen jednej vety za sekundu, ale aj relatívne veľkých kusov informácie zodpovedajúcich súborom s veľkosťou megabajtov,“ povedal Simeon Bogdanov, postdoktorand na Purdue University.

 

 

 

Napokon vysoká prenosová rýchlosť umožní vznik ultrabezpečného „kvantového internetu“, čo je sieť kanálov nazývaných „vlnovody“ (waveguides), kde sa budú posielať rýchle prúdy jednotlivých fotónov nesúcich informáciu medzi zariadeniami a čipmi schopnými spracúvať kvantové informácie.

Nech by bol hacker akýkoľvek technicky zdatný, v podstate by mu fyzikálne zákony zabránili zasahovať do kvantových komunikačných kanálov bez toho, aby to bolo detegované. Kvantové častice sú totiž veľmi citlivé na tento druh narušenia. Používanie svetla na prenos informácií je hra s pravdepodobnosťou. Odoslanie jedného bitu informácií si môže vyžadovať niekoľko pokusov. Čím viac fotónov môže generovať svetelný zdroj za sekundu, tým rýchlejší je úspešný prenos informácií.

Bogdanov hovorí, že ich „zdroj síce môže produkovať veľa fotónov, ale na prenos informácií môže byť použitých len málo, čo silne obmedzuje rýchlosť kvantovej komunikácie.“ Na rýchlejšiu kvantovú komunikáciu výskumníci z Purdue zmenili spôsob, ako svetelný impulz z laserového lúča excituje elektróny. Použili na to špeciálne upravenú kryštálovú mriežku.

 

 

Vytvorili nový svetelný zdroj obsahujúci nanodiamant s veľkosťou len 10 nm, ktorý vložili medzi kocku zo striebra a tenkú striebornú fóliu. V nanodiamante identifikovali defekt, ktorý je výsledkom toho, že dva atómy uhlíka z kryštálovej mriežky boli nahradené jedným atómom dusíka a prázdnym miestom (vacancy), ktoré zostalo po druhom atóme uhlíka.

Dusík a chýbajúci atóm spolu tvoria tzv. NV centrum (nitrogen-vacancy center) v diamante s elektrónmi obiehajúcimi okolo neho. K NV centru potom vedci pripojili kovové antény, ktoré dokážu premeniť plazmóny (hybridné častice ľahkej hmoty) prichádzajúce z NV centra na fotóny, čím sa rýchlosť generovania fotónov na kvantovú komunikáciu výrazne zvýšila.

Podobne výkonné zdroje doteraz fungovali len pri veľmi nízkej teplote, čo je nepraktické na implementáciu na počítačových čipoch. No kvantový emitor z Purdue University pracuje pri izbovej teplote. V ďalšom kroku chce tím prispôsobiť tento systém obvodom na čipoch, aby sa ich kvantový emitor dal použiť v ďalších technológiách.

 

 

Zdroj: PC Revuepurdue.edu.