Καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές εξελίσσονται, πολλά από τα σημερινά συστήματα κρυπτογράφησης κινδυνεύουν να ξεπεραστούν. Η κβαντική κρυπτογραφία προτείνει μια εναλλακτική μορφή ασφάλειας που βασίζεται στους νόμους της φυσικής αντί στη δυσκολία των υπολογισμών.
Για να γίνει όμως η κβαντική επικοινωνία πρακτική τεχνολογία, απαιτούνται συμπαγείς και αξιόπιστες συσκευές ικανές να αποκωδικοποιούν τα εύθραυστα κβαντικά σήματα φωτός.
Γιατί επιλέχθηκε το γυαλί
Ερευνητές από το πανεπιστήμιο της Πάδοβας, το Politecnico di Milano και το ινστιτούτο φωτονικής και νανοτεχνολογιών CNR παρουσίασαν μια λύση βασισμένη σε βοριοπυριτικό γυαλί. Σε αντίθεση με το πυρίτιο, που εμφανίζει απώλειες φωτός και ευαισθησία στην πόλωση, το γυαλί είναι σταθερό, λιγότερο ευαίσθητο σε εξωτερικές επιδράσεις και επιτρέπει τη δημιουργία τρισδιάστατων καναλιών φωτός με μικρές απώλειες.
Πώς λειτουργεί ο κβαντικός δέκτης
Με τεχνική χάραξης femtosecond laser, οι επιστήμονες δημιούργησαν έναν συνεκτικό δέκτη απευθείας μέσα στο γυαλί. Το chip περιλαμβάνει διαχωριστές δέσμης, ρυθμιζόμενους μετατοπιστές φάσης και κυματοδηγούς που επιτρέπουν ακριβή μέτρηση των κβαντικών σημάτων. Το αποτέλεσμα είναι χαμηλές απώλειες φωτός, σταθερή λειτουργία και ισχυρή μείωση θορύβου, στοιχεία απαραίτητα για αξιόπιστη κβαντική επικοινωνία.
Δύο τεχνολογίες σε ένα chip
Η ίδια διάταξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για παραγωγή ασφαλών τυχαίων αριθμών όσο και για κβαντική διανομή κλειδιών. Οι ερευνητές πέτυχαν ρυθμό παραγωγής ασφαλών τυχαίων bits 42,7 Gbit/s, ενώ σε δοκιμή κβαντικής επικοινωνίας μέσω οπτικής ίνας 9,3 χιλιομέτρων επιτεύχθηκε ασφαλής ρυθμός κλειδιού 3,2 Mbit/s.
Προοπτικές για πραγματικές εφαρμογές
Το γυαλί προσφέρει ανθεκτικότητα, χαμηλό κόστος και εύκολη σύνδεση με υπάρχουσες οπτικές ίνες. Αυτά τα χαρακτηριστικά δείχνουν ότι η τεχνολογία μπορεί να περάσει από τα εργαστήρια σε πραγματικά δίκτυα, ακόμη και σε μελλοντικές διαστημικές εφαρμογές. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι τέτοιες λύσεις μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για ασφαλείς κβαντικές υποδομές επικοινωνίας στο μέλλον.