Naukowcy demonstrują bezpieczny transfer informacji za pomocą korelacji przestrzennych w splątanych kwantowo wiązkach światła

Naukowcy demonstrują bezpieczny transfer informacji za pomocą korelacji przestrzennych w splątanych kwantowo wiązkach światła

Naukowcy z University of Oklahoma przeprowadzili badanie opublikowane niedawno w Science Advances, które dowodzi zasady wykorzystania korelacji przestrzennych w splątanych kwantowo wiązkach światła do kodowania informacji i umożliwienia ich bezpiecznej transmisji.

Światło może być używane do kodowania informacji w celu przesyłania danych z dużą szybkością, komunikacji na duże odległości i nie tylko. Jednak w przypadku bezpiecznej komunikacji kodowanie dużych ilości informacji w świetle wiąże się z dodatkowymi wyzwaniami, jeśli chodzi o zapewnienie prywatności i integralności przesyłanych danych.

Alberto Marino, profesor prezydencki Teda S. Webba w Homer L. Dodge College of Arts, prowadził badania wraz z doktorantem z OU i pierwszym autorem badania Gauravem Niralą oraz współautorami Siva T. Pradyumna i Ashok Kumar. Marino zajmuje również stanowiska w OU’s Center for Quantum Research and Technology oraz w Quantum Science Center, Oak Ridge National Laboratory.

„Ideą projektu jest możliwość wykorzystania właściwości przestrzennych światła do kodowania dużych ilości informacji, tak jak w przypadku obrazu zawierającego informacje. Jednak aby móc to zrobić w sposób zgodny z sieciami kwantowymi dla bezpiecznego przesyłania informacji.Kiedy rozważasz obraz, można go zbudować, łącząc podstawowe wzorce przestrzenne znane jako tryby, i w zależności od tego, jak połączysz te tryby, możesz zmienić obraz lub zakodowane informacje “- powiedział Marino.

„To, co tutaj robimy, jest nowe i inne, polega na tym, że nie używamy tych trybów tylko do kodowania informacji; używamy korelacji między nimi” – dodał. „Używamy dodatkowych informacji o tym, jak te tryby są połączone, aby zakodować informacje”.

Naukowcy wykorzystali dwie splątane wiązki światła, co oznacza, że ​​fale świetlne są ze sobą powiązane korelacjami silniejszymi niż te, które można osiągnąć za pomocą światła klasycznego i pozostają ze sobą połączone pomimo dzielącej ich odległości.

„Zaletą podejścia, które wprowadzamy, jest to, że nie jesteś w stanie odzyskać zakodowanych informacji, chyba że wykonasz wspólne pomiary dwóch splątanych wiązek” – powiedział Marino. „Ma to takie zastosowania, jak bezpieczna komunikacja, biorąc pod uwagę, że gdybyś mierzył każdą wiązkę osobno, nie byłbyś w stanie wyodrębnić żadnych informacji. Musisz uzyskać wspólne informacje między obiema wiązkami i połączyć je we właściwy sposób wydobyć zakodowane informacje”.

Poprzez serię obrazów i pomiarów korelacji naukowcy zademonstrowali wyniki pomyślnego kodowania informacji w tych splątanych kwantowo wiązkach światła. Dopiero po połączeniu dwóch wiązek przy użyciu zamierzonych metod informacja została przekształcona w rozpoznawalną informację zakodowaną w postaci obrazów.

„Wynik eksperymentu opisuje, w jaki sposób można przenieść wzorce przestrzenne z jednego pola optycznego do dwóch nowych pól optycznych generowanych za pomocą procesu mechaniki kwantowej zwanego mieszaniem czterofalowym” – powiedział Nirala. „Zakodowany wzór przestrzenny można odzyskać wyłącznie poprzez wspólne pomiary generowanych pól. Interesującym aspektem tego eksperymentu jest to, że oferuje on nową metodę kodowania informacji w świetle poprzez modyfikację korelacji między różnymi modami przestrzennymi bez wpływu na korelacje czasowe”.

„To, co w zasadzie mogłoby to umożliwić, to możliwość bezpiecznego kodowania i przesyłania wielu informacji przy użyciu przestrzennych właściwości światła, podobnie jak obraz zawiera znacznie więcej informacji niż tylko włączanie i wyłączanie światła”, Marino powiedział. „Korzystanie z korelacji przestrzennych to nowe podejście do kodowania informacji”.

„Kodowanie informacji w korelacjach przestrzennych splątanych bliźniaczych wiązek” zostało opublikowane w Science Advances 2 czerwca 2023 r.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]
science