您現在的位置是:首頁 >人工智能 > 2021-11-17 11:27:57 來源:
更接近簡單高效的量子加密方法
銀行和政府部門已經在依賴激光束的量子加密方面進行了大量投資。然而,激光束通常一次釋放多個光子或根本不釋放。希伯來大學的一個團隊開發了一個使用熒光晶體的系統。照射在這些量子點上的激光束使它們發出熒光并發出單光子流。
量子計算機將徹底改變我們的計算生活。對于某些關鍵任務,與當今的計算機相比,它們的速度會快得令人難以置信,而且耗電量也少得多。然而,這里有一個壞消息,這些計算機將能夠破解目前用于保護我們數據的大多數加密代碼,使我們的銀行和安全信息容易受到攻擊。目前,大多數計算機安全都依賴于數學運算,而數學運算目前可確保非常高的安全性——普通計算機需要數十億年才能破解其中一個密碼。然而,在我們的量子未來,需要開發依賴物理定律而不是數學方程的新加密方法。
一種富有成效的方法是使用單光子(光粒子)的量子特性來安全地加密消息,以便發送方和接收方都能立即檢測到任何破解它的企圖。然而,獲得合適的單光子源一直是一個巨大的挑戰。現在,由耶路撒冷希伯來大學(HU)拉卡物理研究所的 Ronen Rapaport 教授和 Hamza Abudayyeh 博士領導的研究小組,以及德國圖賓根大學的 Monika Fleischer 教授、Annika Mildner 等人,取得了重大突破。他們的發現使我們更接近一種簡單而有效的量子加密方法,并發表在最近一期的ACS Nano 上。
銀行和政府部門已經對依賴激光束的量子加密進行了大量投資。然而,激光束通常一次釋放多個光子或根本不釋放。最佳安全性所需要的是一種可以在室溫下在一個方向上發射快速但穩定的單光子流的源。
HU 的團隊開發了一種系統,該系統使用斑點形式的熒光晶體,這種晶體非常小,需要特殊的顯微鏡才能看到它們。被稱為量子點,每個點的尺寸遠小于人類頭發寬度的千分之一。激光束照射在量子點上,使其發出熒光并發出單光子流。
這些量子點單獨安裝在金色針頭上——當然,除了它是一個納米針頭或納米錐,幾乎是普通針頭大小的十萬分之一。Nanocone 能夠將光子的量子點發射增加 20 倍。然后,這個光子流被用作一種天線的“布拉格光柵”在一個方向上發射。
HU-Tübingen 設備不僅可用于量子加密,還可用于其他依賴量子位對信息進行編碼的情況,例如量子計算。“目前,我們有一個很好的原型,在不久的將來有商業化的潛力,”Ronen Rapaport 分享道。
量子密碼學的優勢在于其物理決定論。“科學定律不能被打破——一個光子不能被分裂,無論多么努力。數學復雜性可能很難解決,但與基于量子的安全系統不同,它們容易受到攻擊和破壞,”Hamza Abudayyeh 解釋說. 該團隊目前正在改進他們的設備,以便它可以提供更可靠、更高效的單光子流,可用于廣泛的量子技術。