Un grupo de científicos de la Universidad ITMO en San Petersburgo, Rusia, ha desarrollado un enfoque novedoso para la construcción de sistemas de comunicación cuántica para el intercambio seguro de datos. El dispositivo experimental basado en los resultados de la investigación es capaz de transmitir señales cuánticas de fotón únicoa través de distancias de 250 kilómetros o más, lo que está a la par con otros análogos de vanguardia. El trabajo de investigación fue publicado en el Óptica Express diario
La seguridad de la información se está convirtiendo en un problema cada vez más importante no solo para grandes empresas, bancos y empresas de defensa, sino incluso para pequeñas empresas y usuarios individuales. Sin embargo, los algoritmos de cifrado de datos que utilizamos actualmente para proteger nuestros datos son imperfectos -a largo plazo, su lógica se puede descifrar. Independientemente de cuán complejo e intrincado sea el algoritmo, el redondearlo es solo cuestión de tiempo.
Contrariamente al cifrado basado en algoritmos, los sistemas que protegen la información mediante el uso de las leyes fundamentales de la física cuántica pueden hacer que la transmisión de datos sea completamente inmune a los ataques de piratas informáticos en el futuro. La información en un canal cuántico es transportada por fotones individuales que cambian irreversiblementeuna vez que un espía intente interceptarlos, por lo tanto, los usuarios legítimos sabrán instantáneamente cualquier tipo de intervención.
Investigadores del Centro de Información Cuántica del Instituto Internacional de Fotónica y Tecnología de Información Óptica de la Universidad ITMO junto con colegas de la Universidad Heriot-Watt en Edimburgo han ideado una nueva forma de generar y distribuir eficazmente bits cuánticos. Este es el primer sistema enRusia, que puede competir con los mejores análogos existentes y hace posible compartir señales cuánticas a través de fibra óptica a través de 250 kilómetros de distancia.
"Para transmitir señales cuánticas, utilizamos las llamadas frecuencias laterales", dice Artur Gleim, director del Centro de Información Cuántica de la Universidad ITMO, "Este enfoque único nos brinda una serie de ventajas, como una considerable simplificación del dispositivoarquitectura y gran capacidad de transferencia del canal cuántico. En términos de velocidad de bits y distancia operativa, nuestro sistema es comparable a los campeones absolutos en el campo de las comunicaciones cuánticas ".
La posibilidad misma de transmisión estable de señales cuánticas a través de canales de fibra óptica es fundamental para la posterior integración de los sistemas de distribución de claves cuánticas que se utilizarán para asegurar los datos útiles.
Según Robert Collins, investigador asociado del Instituto de Fotónica y Ciencias Cuánticas de la Universidad Heriot-Watt y uno de los autores del estudio, el trabajo puede convertirse en un gran punto de inflexión para todo el campo de la comunicación cuántica y la criptografía: "En el futuro, este nuevo enfoque puede permitir la coexistencia fluida de numerosos flujos de datos con diferentes longitudes de onda en un solo cable óptico. Además, estos flujos cuánticos se pueden alimentar a las líneas de fibra óptica ya existentes junto con las comunicaciones convencionales ".
Para codificar bits cuánticos en el sistema, la radiación láser se dirige a un dispositivo especial llamado modulador de fase electroóptico. Dentro del modulador, la onda portadora central emitida por el láser se divide en varias ondas independientes. Después de que la señal estransmitido a través del cable, se produce la misma división en el extremo del receptor. Dependiendo del cambio de fase relativo de las ondas generadas por el emisor y el receptor, las ondas se mejorarán o cancelarán entre sí. Este patrón generado por la superposición de fases de onda es entoncesconvertido en la combinación de dígitos binarios, 1 y 0, que sirve para compilar una clave cuántica.
Es importante destacar que los científicos han logrado una alta estabilidad de los cambios de fase relativos de la señal en el sistema. "Todas las ondas experimentan cambios aleatorios mientras pasan a través de la fibra", explica Oleg Bannik, uno de los autores del estudio e investigador de QuantumCentro de información, "Pero estos cambios son siempre idénticos y se suavizan durante la ejecución adicional a través del modulador del receptor. Al final, el receptor observa la misma combinación que el emisor".
Ahora los investigadores tienen la misión de crear un sistema criptográfico cuántico completo, que generará y distribuirá claves cuánticas y transmitirá datos útiles simultáneamente.
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Materiales proporcionado por Universidad ITMO . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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