Новая квантовая точка может сделать квантовые коммуникации вполне реальными

Многие квантовые технологии требуют источника одиночных фотонов с одинаковыми свойствами, и впервые исследователи смогли разработать эффективный способ их получения. С помощью таких квантовых точек инженеры могут начать разрабатывать масштабные сети квантовых коммуникаций.

Наличие идентичных фотонов очень важно для квантовой связи и связано с неквантовым распределением ключей. С точки зрения математики, легко зашифровать сообщение так, чтобы никто не мог его прочитать, но гораздо сложнее придумать шифр, доступным лишь избранным людям. Поэтому для расшифровки нужен соответствующий ключ. Итак, каким образом дать ключ каждому, кто должен расшифровать сообщение?

Квантовое распределение ключей использует принципы квантовой физики. Вместо того, чтобы сделать похищение ключей невозможным, оно делает так, чтобы было невозможно перехватить ключ незаметно, предупреждая отправителя о необходимости в новом ключе.

В этой области проводилось несколько обещающих исследований, но не следует путать их с более ранними работами, использующими квантовую запутанность для передачи информации таким образом, что она буквально не перемещается в пространстве.

Несмотря на это, одной из главных больших проблем реализации идеи квантового распределения ключей является тот факт, что оптической технологии, необходимой для подачи безопасных сигналов получателю, просто не существует. В частности, длина волн фотонов изменяется, когда они движутся по оптическому волокну, а точные свойства фотона являются главным источником безопасности квантового шифрования.

Поэтому, если расстояние между отправителем и получателем больше одной квантовой точки, квантовая безопасность не будет работать. Ретранслятор в свою очередь будет искажать сигнал. Но с помощью новой технологии можно будет посылать квантовую информацию на большие расстояния, используя сетевую инфраструктуру.

Новые квантовые точки способны излучать идеальные одиночные фотоны с помощью охлаждения самой точки таким образом, чтобы излученные атом не колебались. Эти колебания приводят к незначительной разнице в длине волн, а замедляя их с помощью криогенных температур, можно уменьшить искажение сигнала. Это должно позволить переизлучение квантового ключа в надежной форме, чтобы сохранить квантовую безопасность шифра.