Фотонный метод изменит квантовую связь: что придумали физики23.08.2025 10:31

Физики из Еврейского университета в Иерусалиме совершили прорыв, позволяющий сделать технологию безопасной квантовой связи пригодной для повседневной жизни без обязательного использования дорогостоящего оборудования. Они предложили использовать инновационный подход, существенно улучшающий способы передачи квантово-зашифрованной информации с помощью фотонов света, пишет Phys.org.

Уже четыре десятилетия ключевой задачей квантового распределения ключей — направления, занимающегося созданием надежных методов шифрования с применением принципов квантовой механики, — оставалось преодоление одного трудного препятствия. Речь идет о разработке идеальных источников одиночных фотонов. Эти компактные приборы предназначены для излучения ровно одной частицы света (фотона) за каждый цикл. Изготовление таких приборов с требуемой степенью точности на практике оказывается весьма сложной и затратной задачей.

Чтобы обойти эту проблему, эксперты начали активно применять лазеры. Их проще производить, хотя они далеко не идеальны. Лазеры излучают слабые вспышки света, каждая из которых несет малое число фотонов. Их точное количество невозможно точно определить заранее. Подобный компромисс серьезно ограничивает как уровень безопасности передаваемых данных, так и расстояние защищенных коммуникаций.

Не желая полагаться исключительно на перспективу появления идеального оборудования, физики создали два инновационных протокола, совместимых с существующими технологиями — субпуассоновскими источниками фотонов на основе квантовых точек. Данные точки представляют собой сверхмалые полупроводниковые объекты, действующие аналогично искусственным атомам. Путем тонкой регулировки оптического поведения квантовых точек и интеграции их с наноантеннами команде удалось оптимизировать процесс испускания фотонов. Это позволило разработать и успешно проверить на практике две продвинутые методики криптографической защиты информации.

Проведенные численные симуляции и практические испытания показали, что предложенные подходы превосходят самые эффективные традиционные методы квантовой криптографии, основанные на лазерах. Благодаря новым решениям удалось увеличить дистанцию безопасного обмена ключами более чем на 3 децибела, что представляет значительный прогресс в данной сфере технологий.

Ранее физики отследили движение электронов в сложной молекуле красителя.