فناوری جدیدی که برای کاربردهای رمزنگاری کوانتومی توسعه یافته‌است.
خلاصه: ارتباطات کوانتومی معمولاً در فضای دو بعدی انجام می‌شود. اگر بتوان از الفبای غنی‌تر استفاده کرد، ظرفیت ارتباطات کوانتومی افزایش می‌یابد. استفاده از مد زمانی فوتون‌ها این الفبای غنی را در اختیار ما می‌گذارد. اما مشکلی که وجود دارد کدگشایی این الفبا است. در این خبر ، طراحی موجبری گزارش شده است که امکان کدگشایی مدهای زمانی را به ما می‌دهد.
لینک خبر:
https://phys.org/news/2023-05-technology-quantum-cryptography-applications.html
پیشرفت محاسبات کوانتومی به این معنی است که استفاده از رمزنگاری کلاسیک برای ارتباطات ایمن در حال منسوخ شدن است. از طرف دیگر رمزنگاری کوانتومی از قوانین مکانیک کوانتومی برای تضمین امنیت کامل ارتباطات استفاده می‌کند. یک مثال از رمزنگاری کوانتومی، توزیع کلید کوانتومی است که دو طرف را قادر می‌سازد با استفاده از یک کلید مخفی تصادفی، یک پیام امن مبادله کنند.
شکل 1: عملکرد MQPG (سمت چپ)، توصیف فضای فازی آن (سمت راست): در موجبر MQPG فوتون‌های ورودی (نارنجی) به خروجی‌های فرکانسی مختلف در پایه مد زمانی خود واتسهیم می‌شوند (سبز). با شکل‌دهی به میدان پمپ (آبی) مدهای زمانی که باید اندازه‌گیری شوند، انتخاب می‌شوند.
کلید امن توسط ذرات کوانتومی، به طور کلی فوتون‌ها تولید می‌شود. برای دستیابی به این هدف، محققان از الفبای مبتنی بر ویژگی‌های خاص فوتون‌ها، یعنی ترکیب رنگ آن‌ها استفاده می‌کنند. با این حال، قبلاً هیچ تجهیزاتی برای رمزگشایی مجدد اطلاعات وجود نداشت. اکنون محققان دانشگاه های پادربورن (به انگلیسی: Paderborn Universities ) چنین رمزگشایی ساخته‌اند و نتایج تحقیقات خود را در مجله PRX Quantum منتشر کرده اند.
دكتر بنجامين برشت (به انگلیسی: Benjamin Brecht)، فيزيكدان دانشگاه پادربورن می‌گوید: “پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی با استفاده از کد دودویی بسیار گسترده هستند. امنیت و کارایی آن‌ها را می‌توان با استفاده از الفبای بزرگ‌تر برای کدگذاری بهبود بخشید. این کار را می‌توان با استفاده از مدهای پالس زمانی انجام داد که در آن‌ها اطلاعات در ترکیب رنگ فوتون‌ها کدگذاری می‌شود. سيستم توزيع كليدی که از این روش استفاده می‌کند، به يك رمزگشاي چند كانالي نياز دارد كه بتواند تمام حروف يك الفبا را به طور هم‌زمان بخواند. قبلاً همچنین وسیله‌ای وجود نداشت.”
محققان پادربورن اکنون یک گیت پالس کوانتومی چند خروجی (به انگلیسی: multi-output quantum pulse gate (mQPG)) ساخته‌اند که حروف دریافتی را از هم جدا کرده و به رنگ‌های خروجی مختلفی که فیزیکدانان می‌توانند با استفاده از یک طیف‌سنج شناسایی کنند، تبدیل می‌کند. آن‌ها همچنین یک رمزگشای مبتنی بر mQPG با ابعاد بالا ساخته‌اند که پروتکل‌های رمزگذاری بر اساس تک‌فوتون‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. برشت خاطرنشان کرد: «تطبیق پذیری mQPG آن را به منبعی ارزشمند برای کاربردهای متعدد در ارتباطات کوانتومی تبدیل کرده است، و همچنین فرصتی است برای فناوری‌های مبتنی بر مدهای زمانی.”