以色列、德国研究人员在量子数据安全方面取得突破

以色列、德国研究人员在量子数据安全方面取得突破


量子技术的新突破让我们更接近安全、高效的量子计算。


以色列、德国研究人员在量子数据安全方面取得突破

量子点作用的概念性说明。图片来源:Lars Lüder


来自耶路撒冷希伯来大学(Hebrew University of Jerusalem)和德国图宾根大学(University of Tübingen)的研究人员取得了突破性进展,可以提供一种安全可靠的量子计算设备,这两所大学将他们的研究成果发表在同行评议的《ACS Nano》期刊上。


量子计算将彻底改变我们使用计算机的方式,用更少的电力完成任务,而且还将提供工具,轻松破解目前用于保护我们存储在计算机上的数据的大多数加密代码。


加密新方法


当今大多数计算机安全都依赖于数学操作,虽然这种操作在当今非常有效,但量子计算机可以轻易破解。研究人员解释说,要解决这个问题,需要开发一种依靠物理定律的加密新方法。


其中一种方法是利用单光子(光的粒子)的量子特性对信息进行加密,以便任何试图侵入信息的行为都能立即被发送方和接收方察觉,尽管获取合适的单光子源一直是一个挑战。


希伯来大学拉卡物理研究所的Ronen Rapaport教授和Hamza Abudayyeh博士,以及德国图宾根大学的Monika Fleischer教授、Annika Mildner教授等人取得了重大突破,使我们更接近于一种简单、有效的量子加密方法。


以色列、德国研究人员在量子数据安全方面取得突破

Ronen Rapaport教授的实验室 图片来源:YITZ WOOLF


虽然银行和政府已经在投资于依赖激光束的量子加密技术,但激光束往往一次释放几个光子,或者根本不释放。为了达到最佳的安全性,需要一个能在室温下朝着一个方向发射快速而稳定的单光子流的光源。


量子点


该研究小组开发了一种系统,该系统使用斑点形式的荧光晶体,称为量子点,小到需要特殊的显微镜才能看到它们。每个点的宽度还不到人类头发的千分之一。一束激光照射在这个点上,使它发光并发出一束单光子流。


这些小点被单独安装在只有普通针头十万分之一大小的金色针头上。这些被称为纳米锥的针头可以将光子的量子点发射增加20倍。然后,光子流被布喇格光栅朝一个方向发射,布喇格光栅是一种透明的装置,可以用来调节激光的波长。


该设备不仅可以用于量子加密,还可以用于其他依赖量子比特来编码信息的情况,比如量子计算。


“目前,我们有一个很好的原型,在不久的将来有商业化的潜力,”Rapaport说。


“科学法则是无法打破的——单个光子是无法分裂的,无论人们如何努力。数学上的复杂性可能很难解决,但与基于量子的安全系统不同,它们很容易受到攻击和入侵。”


该团队正在努力改进该设备,以便为广泛的量子技术提供更可靠、更有效的单光子流。


相关链接

https://www.jpost.com/science/israeli-german-researchers-find-breakthrough-in-quantum-data-security-685559


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投稿时间:2021-11-23  最后更新:2022-10-26

标签:德国   量子   希伯来   以色列   激光束   针头   光子   光栅   研究人员   教授   计算机   数据   大学

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