Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu chứng minh một cách để cải thiện phân phối khóa lượng tử trên các mạng sợi.
Bên dưới nhiều thành phố là các mạng lưới sợi quang phức tạp mang dữ liệu, được mã hóa theo các xung ánh sáng, đến các văn phòng và nhà ở. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và Singtel, tập đoàn công nghệ truyền thông hàng đầu châu Á, đã trình diễn một kỹ thuật giúp các cặp hạt ánh sáng điều hướng trơn tru các mạng này, một bước đột phá sẽ cho phép an ninh mạng mạnh mẽ hơn. Cuộc biểu tình đã được thực hiện trên 10km mạng cáp quang của Singtel. Dự án này, được thực hiện tại Singapore, được thúc đẩy bởi Phòng thí nghiệm nghiên cứu & phát triển an ninh mạng NUS-Singtel, một quan hệ đối tác công tư được hỗ trợ bởi Quỹ nghiên cứu quốc gia, Văn phòng Thủ tướng, Singapore. Nó dựa vào chuyên môn từ Trung tâm Công nghệ lượng tử (CQT) tại NUS.
Cách tiếp cận mới này hỗ trợ triển khai một công nghệ được gọi là phân phối khóa lượng tử (QKD). Được truyền qua các mạng sợi, nó sử dụng các tín hiệu được gửi trong các hạt ánh sáng được gọi là photon. Phát hiện các photon riêng lẻ tạo ra các khóa mã hóa để liên lạc an toàn. Dữ liệu được mã hóa với các khóa như vậy có khả năng chống lại tất cả các hack tính toán.
Các thử nghiệm QKD đang được tiến hành trên toàn thế giới khi chính phủ và các công ty nhận thấy sự cần thiết phải tăng cường an ninh mạng của họ. Các thử nghiệm QKD được thực hiện bởi nhóm NUS-Singtel sử dụng các cặp photon được kết nối bởi tính chất lượng tử của sự vướng víu. Hầu hết các lược đồ QKD yêu cầu người gửi và người nhận một photon trao đổi thông điệp bí mật trực tiếp hoặc tin tưởng vào nguồn khóa của họ. Với phương pháp thay thế này, có thể kiểm tra tính bảo mật của khóa do nhà cung cấp bên thứ ba cung cấp.
Nó hoạt động như thế này: nhà cung cấp sẽ tạo ra một cặp photon, sau đó tách chúng ra, gửi từng cái cho hai bên muốn liên lạc an toàn. Sự vướng víu có nghĩa là khi các bên đo các photon của họ, họ sẽ nhận được kết quả trùng khớp, bằng 0 hoặc 1. Làm điều này cho nhiều photon khiến mỗi bên có các mẫu 0 và 1 giống hệt nhau, cung cấp cho họ một khóa để khóa và mở khóa tin nhắn.
Thông thường, mỗi photon gặp phải một chướng ngại vật khác nhau của các đoạn sợi và hộp nối. Trên đường đi của chúng, các photon cũng chịu sự phân tán, nơi chúng lan truyền một cách hiệu quả. Điều này ảnh hưởng đến khả năng của các nhà khai thác để theo dõi các photon.
Thủ thuật mới, được công bố vào ngày 4 tháng 4 trên tạp chí khoa học Ứng dụng Vật lý , giữ cho các photon vướng víu đồng bộ khi chúng truyền các đường khác nhau qua mạng. Điều này rất quan trọng vì chúng được xác định bởi khoảng cách giữa thời gian đến của chúng tại máy dò. “Thông tin về thời gian là thứ cho phép chúng tôi liên kết các cặp sự kiện phát hiện với nhau. Giữ gìn mối tương quan này sẽ giúp chúng tôi tạo ra các khóa mã hóa nhanh hơn”, James Grieve, một nhà nghiên cứu trong nhóm cho biết.
Kỹ thuật này hoạt động bằng cách thiết kế cẩn thận nguồn photon để tạo ra các cặp hạt ánh sáng có màu sắc ở hai bên của một đặc điểm đã biết của sợi quang gọi là ‘bước sóng phân tán bằng không’. Thông thường, trong các sợi quang, ánh sáng xanh hơn sẽ đến nhanh hơn ánh sáng đỏ hơn, trải đều thời gian đến của các photon. Làm việc xung quanh điểm phân tán bằng 0 giúp có thể khớp tốc độ thông qua sự vướng víu năng lượng thời gian của các photon. Sau đó thời gian được bảo tồn.
Phó giáo sư Alexander Ling, một nhà điều tra chính tại CQT, đã lãnh đạo công việc này cho phòng thí nghiệm NUS-Singtel. Ông nói, “Trước những kết quả này, người ta không biết liệu tính chất đa phân đoạn của sợi được triển khai có cho phép loại bỏ phân tán độ chính xác cao hay không, bởi vì các phân đoạn thường không có bước sóng phân tán bằng 0 giống hệt nhau.”
Khi cho thấy nó có thể hoạt động, nhóm tăng cường kỳ vọng cho QKD so với sợi thương mại. Các photon vướng víu cũng có thể tìm thấy các ứng dụng khác. Ví dụ, các photon trong mỗi cặp được tạo ra trong vòng vài giây của nhau. Thời gian đến phối hợp của họ có thể đồng bộ hóa đồng hồ cho các hoạt động quan trọng về thời gian như giao dịch tài chính.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm Công nghệ lượng tử tại Đại học Quốc gia Singapore . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :