量子纠缠技术的发展让加密通信更安全

一组研究人员已发布了一种新方法的详细信息，该方法可靠地创建了非常适合用于量子通信的粒子，这可能导致无法破解的通信协议长期以来被视为该技术最有用的应用之一。

科学家们产生了纠缠的光子，这种方法运用了量子物理学最引人入胜的特性之一。纠缠是当两个量子粒子不可分割地连接在一起时发生的现象，这意味着一个粒子的行为方式会立即影响另一个粒子，而无论它们之间的距离如何。

作为一个简单的解释，参与这项研究的格拉斯哥大学研究助理Adetunmise Dada认为，您正在以位为单位测量纠缠的粒子。如果一个纠缠的粒子读为“ 1”，则另一个纠缠粒子也将为“ 1”。如果得到“ 0”，则另一个也将显示为“ 0”。现在，使它成为一串粒子：对它们进行测量时，将在一端生成一串位，这与另一端的位串完全相同。

将这种特性与以光速传播的粒子（例如光子）结合起来，您就可以在两个物体之间共享信息，即使它们彼此相距较远，其方式也取决于粒子的机械行为，而不是传统的加密密钥-因此不太可能被恶意黑客破解。

光子纠缠本身并不新鲜。实际上，该技术已经用于数千公里的安全通信，例如用于卫星对地面或卫星对卫星的通信。但是，到目前为止，光子是在700至1550纳米之间的特定波长下生成的，这意味着所产生的光接近太阳的亮度。

负责这项研究的格拉斯哥大学高级讲师Matteo Clerici解释说，阳光的峰值约为500纳米。结果，在白天，光子探测器难以区分给定实验中产生的光子和太阳光。

克莱里奇解释说：“如果有一个纠缠的光子，再加上成百上千个来自太阳的非常接近的波长的光子，它们会入射到检测器，则无法区分它们。” 不用说，混淆可能会给卫星通信带来一些问题。

当然，您可以开始以尽可能远离太阳亮度的波长生成光子，但随后其他挑战也开始发挥作用。例如，在某些波长（可能不那么亮）中，光子可以被某些类型的大气吸收。

格拉斯哥大学的研究小组设法做到的是，在没有很多吸收性气体，也没有阳光泛滥的大气层中找到一个“透明窗口”。该窗口在2微米波长处进一步进入红外光谱。

以前从未证明过产生两个微米的光子。研究人员面临的主要挑战是获得合适的技术来进行实验。Clerici说：“需要能够在两个微米处看到单个光子的检测器，我们必须开发出适合这些测量的正确技术。” “另一方面，还需要一项特定的技术来生成光子。”

Clerici和他的团队与技术制造商Covesion合作，设计了一种适用于在2微米下工作的非线性晶体。当来自激光源的短脉冲光穿过晶体时会产生光子。

从理论上讲，在新波长下生成的纠缠光子应该能够传播到通过现有方法生成并用于卫星通信的光子。但是这项新实验仍处于初期阶段，克莱里奇表示，研究小组尚未确定这项新技术可以传达多少信息或传播速度如何。

Clerici说：“解决光子通信的方法多种多样，但我们的观点是，在2微米处，即使该技术不像其他波长那样发达，我们也有优势，因此值得探索。” 对于团队来说，工作才刚刚开始。