Физики создали фотонную пушку для квантовой коммуникации

Принципиальная схема работы устройства. Изображение из статьи авторов.

Немецкие физики создали фотонную пушку, способную испускать единичные фотоны различных длин волн. Подобные устройства могут стать незаменимыми для организации квантовой связи, неприступной для хакерских атак. Препринт работы доступен в архиве Корнельского университета.

Фотонная пушка, разработанная физиками, представляет собой дискообразный кристалл ниобата лития (соединения лития, ниобия и кислорода), облучаемый лазером. Твердотельный лазер (типа Nd:YAG) закачивает в кристалл фотоны с длиной волны 532 нанометра. Фотоны скапливаются, отражаясь от стенок кристалла, и могут, из-за его особых свойств, претерпевать распад на два фотона с близкой, но немного разной длиной волны около 1060 нанометров.

В конечном счете фотоны покидают кристалл, где разделяются на три группы. Исходные частицы с длиной волны 532 нанометра игнорируются, а пары длинноволновых разделяются. Один из фотонов используется для коммуникации - отправляется принимающей стороне. А второй фотон служит сигналом того, что первый готов к отправлению.

Необходимость одиночных фотонов для коммуникации возникает из-за проблемы подслушивания. Дело в том, что все современные существующие лазеры испускают фотоны "пачками". Если они используются для передачи информации, то часть фотонов из "пачки" может быть перехвачена злоумышленником таким образом, что принимающая сторона этого не заметит. Если для передачи сообщения используется только один фотон, он уйдет на подслушивание и наличие злоумышленника будет сразу обнаружено.

Кроме того, поскольку образование фотонов - процесс случайный, то необходимо использовать именно пары фотонов, чтобы по наличию одного из них знать, что второй отправился принимающей стороне.

Авторам удалось показать, что нагревая или охлаждая кристалл ниобата лития, можно изменять длину волны генерируемых фотонов в диапазоне ста нанометров. Используя панель таких кристаллов, можно будет во много раз увеличить скорость передачи сигналов по одному каналу.

Недавно физики уже создали канал квантовой связи рекордной длины. Подробнее о том, как ученые пытаются приспособить квантовые эффекты для передачи информации можно почитать здесь.

подписатьсяОбсудить
The Vasilika refugee camp is a military-run refugee camp located in an old warehouse in Vasilika village (Thermi) near Souroti, Central Macedonia, Greece on 11 July 2016.Беженцы на месте
В каких условиях живут и чем занимаются сирийцы в греческом лагере
Бремя радужного человека
Почему американская помощь вредит заграничным геям
Город мертвых
Самое большое кладбище планеты
Метамфетаминовая эпидемия
Во все тяжкие пустились страны, о которых вы и не думали
Военнослужащие армии КазахстанаПрофилактика хаоса
Каковы цели российского военного планирования в Центральной Азии
Скованные беспроводной цепью
Рассказы домашних арестантов о жизни с электронным браслетом
Отборные кадры
Как в России подыскивают присяжных для суда
Все очень плохо
Почему новая холодная война опаснее старой
Скука, тестостерон и дешевый бензин
В чем смысл «арабского дрифта» и зачем его легализовали
Я вас не слышу
Чего не хватает новому Chevrolet Camaro: первый тест
Не отпускать и не сдаваться
Что происходило на одном из самых сумасшедших Гран-при сезона
Северный олень
Сохранил ли новый Mitsubishi Pajero Sport свою суровость и страшно ли на нем заезжать в глушь
Дно Олимпиады
Проблемы Рио похлеще допингов и переломов
«Я не позволяла себе ничего, каждая копейка уходила на кредит»
Рассказ россиянки, купившей не одну квартиру при зарплате в 40 тысяч рублей
Камерная дача
10 фактов о доме в Форосе, ставшем тюрьмой для Горбачева
До чего докатились
Как выглядят лица людей, съехавших с небоскреба
Бабушкино наследство
Вся недвижимость кандидата в президенты США Хиллари Клинтон