Optoelektronicy budują polskie urządzenia kwantowe

Opublikowano: 10.10.2022 | Kategorie: Nauka i technika, Wiadomości z kraju

Liczba wyświetleń: 1262

Świat kwantowy da naukowcom potężne narzędzia do wykonania obliczeń umożliwiających realizację badań kluczowych dla ludzkości z zakresu medycyny czy środowiska – uważa optoelektronik Marek Życzkowski z WAT, prowadzący badania w obszarze łączności kwantowej i infrastruktury komputera kwantowego.

Jak informuje na swojej stronie WAT, w uczelni prowadzone są prace nad infrastrukturą komputera kwantowego i optycznymi technologiami kryptologii kwantowej do ochrony danych w sieciach teleinformatycznych. Optoelektronicy budują klucz wymiany kwantowej w światłowodach bez efektu splątania fotonów i udoskonalają własne urządzenia do generacji i wymiany kwantowego klucza kodowego. Taka wymiana danych umożliwi zabezpieczenie przed atakami na światłowód, gdy obecne kodowe klucze szyfrujące nie będą już wystarczające.

Równocześnie powstaje generator stanów splątanych. Zdaniem naukowca z Instytutu Optoelektroniki WAT, Nagroda Nobla z fizyki kwantowej potwierdza, że „na naszych oczach rozgrywa się nowa era rewolucji technologicznej”.

„Eksperymentalne potwierdzenie istnienia stanów splątanych wyrazi się w postaci łączności kwantowej o niespotykanych możliwościach i bezpieczeństwie czy też nad wyraz czułych układach sensorycznych” – wylicza dr hab. inż. Marek Życzkowski, cytowany w komunikacie prasowym. Zaznacza, że w świecie klasycznym coś takiego nie istnieje.

Laureatami tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki zostali Alain Aspect, John F. Clauser i Anton Zeilinger, zajmujący się mechaniką kwantową. Komitet Noblowski docenił ich prace związane ze splątanymi fotonami, ustaleniem naruszenia nierówności Bella i pionierską informatyką kwantową.

„Prace nagrodzonych w tym roku uczonych oraz ich zespołów prowadzą do wydajnych komputerów kwantowych, do idei kryptografii kwantowej, która jest najbliżej związana z przyznaną Nagrodą Nobla oraz do sensorów kwantowych. Świat kwantowy da nam potężne narzędzia do wykonania obliczeń umożliwiających realizację badań kluczowych dla ludzkości, chociażby z zakresu medycyny czy środowiska” – uważa dr hab. inż. Życzkowski.

Generator stanów splątanych, który powstaje w WAT, to wkład optoelektroników i chemików w prace nad nową, bezpieczną komunikacją kwantową, opartą na zjawisku splątania fotonów. Dzięki tej metodzie nie będzie można „podsłuchać” informacji biegnącej światłowodem. Gdyby światłowody nie zostały zawczasu zabezpieczone, w dobie komputerów kwantowych łatwo byłoby przejąć informacje bankowe, poznać transakcje giełdowe, przechwycić komunikację polityczną czy poufne rozkazy wojskowe. Matematycznie dowiedziono, że komunikacja kwantowa będzie możliwa. A jeśli ktoś ją zakłóci, urządzenia natychmiast to zauważą.

Jak wyjaśnia cytowany w komunikacie dr hab. Życzkowski, komunikacja kwantowa będzie wykorzystywać kwanty światła, które posiadają bardzo szczególną właściwość – stan splątania. Splątanie sprawia, że każdy z pary fotonów zachowuje się identycznie, niezależnie od tego, jaka odległość je dzieli. Generator stanów splątanych umożliwi opracowanie takich fotonów. Jeżeli stan jednego z nich się zmienni, to drugi foton przesłany na znaczną odległość zmieni swój stan w tym samym momencie – na identyczny. „Jeżeli pierwszy stan uznamy za jedynkę, a drugi za bitowe zero, to możemy kluczować informację manipulując kolejnymi fotonami splątanymi” – tłumaczy naukowiec.

Bezpieczeństwo takiej transmisji opiera się na podstawowych prawach fizyki. Jeśli podsłuchujący odczyta stan fotonu odbiorcy, natychmiast zaburzy jego ustalony stan. Fakt takiej zmiany widzi natychmiast zarówno nadawca jak i odbiorca. Atak na kanał telekomunikacyjny można będzie wychwycić prostymi operacjami optycznymi.

Życzkowski zaznacza, że pierwsze generatory stanów splątanych bazują na trudnych w użytkowaniu technologiach, wymagają chłodzenia do bardzo niskich temperatur i próżni do transportu fotonów. Generator WAT będzie pracował w temperaturze pokojowej. Jednocześnie wygenerowaną parę fotonów splątanych będzie można wprowadzić do zwykłego światłowodu telekomunikacyjnego – deklaruje szef zespołu naukowego z Instytutu Optoelektroniki.

Przełomowe technologie pozwolą zabezpieczyć wymianę danych w światłowodach, a także standardową komunikację, która będzie szyfrowana kluczem przekazywanym kwantowo. Jednorazowy kod będzie zbiorem o niepowtarzalnych i przypadkowych sekwencjach znaków.

Jednocześnie zastrzega, że wygenerowanie pojedynczych fotonów jest dużym wyzwaniem, podobnie jak okiełznanie ich w wielokilometrowych odcinkach światłowodu i trafienie w poszczególnych momentach na właściwy foton tak, aby dokonać jego modulacji w celu przypisania lub określenia stanów bitowych 0 i 1 – a potem zapewnienie prawidłowego odbioru. Dlatego dopiero w perspektywie 10 lat pojawiają się urządzenia i technologie, będzie można zastosować w praktyce. Odbiorcą na początku będą państwa w tym specjalnie przeznaczone sieci niejawne na przykład wojskowe i finansowe, a w dalszej kolejności koncerny telekomunikacyjne, infrastruktura krytyczna czy urzędy.

Dodaje, że nadrzędnym planem naukowców jest opracowanie komputera kwantowego w zasobach polskich. Zdaniem eksperta, Polacy potrafią opracować urządzenia optoelektroniczne komputera kwantowego budowanego na potrzeby europejskie. Poznanie możliwości, jakie niesie technologia komputera kwantowego, zdefiniuje dalsze prace nad zabezpieczeniem torów telekomunikacyjnych w przyszłości.

Autorstwo: kol, zan
Źródło: NaukawPolsce.pl


TAGI: ,

Poznaj plan rządu!

OD ADMINISTRATORA PORTALU

Hej! Cieszę się, że odwiedziłeś naszą stronę! Naprawdę! Jeśli zależy Ci na dalszym rozpowszechnianiu niezależnych informacji, ujawnianiu tego co przemilczane, niewygodne lub ukrywane, możesz dołożyć swoją cegiełkę i wesprzeć "Wolne Media" finansowo. Darowizna jest też pewną formą „pozytywnej energii” – podziękowaniem za wiedzę, którą tutaj zdobywasz. Media obywatelskie, jak nasz portal, nie mają dochodów z prenumerat ani nie są sponsorowane przez bogate korporacje by realizowały ich ukryte cele. Musimy radzić sobie sami. Jak możesz pomóc? Dowiesz się TUTAJ. Z góry dziękuję za wsparcie i nieobojętność!

Poglądy wyrażane przez autorów i komentujących użytkowników są ich prywatnymi poglądami i nie muszą odzwierciedlać poglądów administracji "Wolnych Mediów". Jeżeli materiał narusza Twoje prawa autorskie, przeczytaj informacje dostępne tutaj, a następnie (jeśli wciąż tak uważasz) skontaktuj się z nami! Jeśli artykuł lub komentarz łamie prawo lub regulamin, powiadom nas o tym formularzem kontaktowym.

Dodaj komentarz

Zaloguj się aby dodać komentarz.
Jeśli już się logowałeś - odśwież stronę.