量子安全通信取得重大突破
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图片说明:光子都是同时、成对产生的,成对光子中的两个单个光子都存在于各自的光子流中。如果探测到了光子流中的一个光子,就可预测另一个光子的定时信息。利用这一定时信息,就能控制光子的出现时间,使单光子能够在预期的时间出现。这种技术增加了预期时间内光子出现的比率,对量子安全通信和量子光计算的发展有很大帮助。 图片来源:Credit: University of Sydney


众所周知,只要经过足够的计算,目前世界上大多数的安全系统都能被破坏。不过你大可不必担心,澳大利亚悉尼大学(University of Sydney)的研究团队近日在将单光子作为安全系统中量子信息载体的研究中,实现了对光子出现时间的控制,对量子安全通信技术方面取得了重大突破。

悉尼大学物理学院超高宽带器件光学系统研究中心(CUDOS)和悉尼大学电子与信息工程学院等多院校研究人员的这一突破性研究,解决了阻碍密码交换发展中的关键问题。光子(由正电粒子和负电粒子组成的旋转的电偶极子)都是成对产生的,如果发现了一个光子,那就意味着必定存在着另外一个光子。研究小组通过深入研究这一物理定律,实现了对光子出现时间的控制,使单光子能够在预期的时间出现。

该研究的负责人Chunle Xiong博士表示,量子通讯和量子计算是新兴的技术,这一技术将来可能会改变世界。他认为,在众多的量子系统中,光学系统提供了特别容易利用量子效应的方法。在过去的几十年中,许多光量子信息处理的基础模块都在迅速发展。目前,实现光量子技术的突破必须解决一个重要问题,即让完全相同的单光子在指定时间出现。Chunle Xiong博士表示,他们在研究中使用的技术可以使单光子产生的机率翻倍,并最终能够百分之百产生单光子。

CUDOS研究中心主任Ben Eggleton教授表示,他们小组的跨学科研究可以变革安全交换数据的能力,并推进量子计算的发展,让搜索大数据的速度呈指数倍增长。他还表示,这种产生单光子的方法将会推动局部地区安全通讯系统的发展,保护国防网络和智能网络,加强政府和企业的财政安全,以及个人的电子隐私(如网上购物)等。同时,这项研究利用了CUDOS之前研发的光子晶片,这表明该技术可以高度集成,并能够通过现有的设备制造出来。

悉尼大学电子与信息工程学院的Philip Leong教授为该技术研制出了重要的高速电子设备。他认为,未来将光子学和电子学结合的技术非常有发展前景,可为量子研究提供新架构。他们的这项技术解决了产生单光子的基本问题,为二者的结合研究带来了变革。

目前,研究团队正在探索如果将该技术设计的更先进,并希望在三到五年内能够将它应用到实际生活中。(科学之家:译审/编辑:MHJ)
文章来源: http://phys.org/news/2016-03-breakthrough-technology-cyber.html
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1、 Active temporal multiplexing of indistinguishable heralded single photons | C. Xiong, X. Zhang, Z. Liu | doi:10.1038/ncomms10853 | Nature Communications | http://www.nature.com/ncomms/2016/160321/ncomms10853/full/ncomms10853.html

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