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.

Наука и техника00:0630 ноября
Красноармейцы в финском плену. Лагерь в области Париккала

«Красноармейцы — голодные и нищие колхозники»

Сталин обрек тысячи солдат на мучительную смерть и подарил Финляндию Гитлеру
«Пройтись по Европе маршем, девок пощупать и вернуться»
Ямальский депутат называет бундестаг городом, ищет заговоры и запрещает книги
«Молодые люди не помнят, что происходило в 90-х»
Главные цитаты из большой пресс-конференции Путина
Смеяться грешно
Кто надрывает животы на концертах Петросяна: беспощадный репортаж из преисподней
Безумный спецназ
Лучших бойцов США отправляют на убой по всему миру
«Этим проклятым американцам мы еще покажем!»
Афганцы полюбили русских и возненавидели США
Бегом в могилу
Мусульмане Мьянмы сотнями умирают от голода в грязи. О них все забыли
Реджеп Тайип ЭрдоганВ спину не больно
Россия забыла обиды и взахлеб дружит с Турцией
«У них дурацкие стереотипы о КГБ»
Россиянин приехал в Корею гастарбайтером, выпил пива и стал учителем
Петух — любовник Сатаны
Самые невероятные казни животных от Средневековья до наших дней
«Просто закопать тело в яму — этого мало»
Австралиец завещал свои останки ферме тел, где разлагаются непогребенные трупы
«Зачем помогаете черным?»
Ее обвиняют в торговле наркотиками, а она просто лечит индейцев
Чёрт-те что!
Если бы спорткары вдруг превратились во внедорожники — как бы они выглядели
Чудо-Judo
Вспоминаем молодежный трансформер Nissan Judo, о котором все забыли
Poloвинка
Поездка на передней части будущего седана VW Polo для России
8 лимузинов, появление на свет которых сложно оправдать
Большие, длинные и чрезвычайно бесполезные
«Меня не убили, просто развели»
Россиянка влюбилась по уши и лишилась жилья
Что-то встало за окном
Строения, вызывающие самые пошлые ассоциации
Его ворсейшество
Бессмертные ковры возвращаются на стены российских квартир
С собой не увезешь
Как живут российские олигархи за границей