Al lavoro nel Quantum Lab. Credito:Yitz Woolf
Banche e dipartimenti governativi stanno già investendo molto nella crittografia quantistica che si basa sui raggi laser. Tuttavia, i raggi laser spesso rilasciano più fotoni contemporaneamente o nessuno. Un team dell'Università Ebraica ha sviluppato un sistema che utilizza cristalli fluorescenti. Un raggio laser puntato su questi punti quantici fa sì che emettano fluorescenza ed emettano un flusso di singoli fotoni.
I computer quantistici rivoluzioneranno le nostre vite informatiche. Per alcune attività critiche saranno incredibilmente più veloci e utilizzeranno molta meno elettricità rispetto ai computer di oggi. Tuttavia, ed ecco la cattiva notizia, questi computer saranno in grado di decifrare la maggior parte dei codici di crittografia attualmente utilizzati per proteggere i nostri dati, lasciando la nostra banca e le informazioni sulla sicurezza vulnerabili agli attacchi. Attualmente, la maggior parte della sicurezza informatica si basa su manipolazioni matematiche che, al momento, garantiscono un livello di sicurezza molto elevato:un normale computer impiegherebbe miliardi di anni per decifrare uno di quei codici. Tuttavia, nel nostro futuro quantistico, dovranno essere sviluppati nuovi metodi di crittografia che si basano sulle leggi della fisica, piuttosto che sulle equazioni matematiche.
Un approccio fruttuoso consiste nell'utilizzare le proprietà quantistiche dei singoli fotoni (particelle di luce) per crittografare in modo sicuro un messaggio in modo che qualsiasi tentativo di hackerarlo sia immediatamente rilevabile sia dal mittente che dal destinatario. Tuttavia, ottenere una sorgente adatta di singoli fotoni è stata una sfida immensa. Ora, un team di ricercatori, guidato dal professor Ronen Rapaport e dal dottor Hamza Abudayyeh del Racah Institute of Physics presso l'Università Ebraica di Gerusalemme (HU), insieme al professor Monika Fleischer, Annika Mildner e altri presso l'Università di Tubinga in Germania , ha raggiunto una svolta significativa. Le loro scoperte ci avvicinano a un metodo semplice ed efficiente di crittografia quantistica e sono state pubblicate nella recente edizione di ACS Nano .
Banche e dipartimenti governativi stanno già investendo molto nella crittografia quantistica che si basa sui raggi laser. Tuttavia, i raggi laser spesso rilasciano più fotoni contemporaneamente o nessuno. Ciò che è necessario per una sicurezza ottimale è una sorgente in grado di emettere un flusso veloce ma costante di singoli fotoni, in una direzione ea temperatura ambiente.
Il team dell'HU ha sviluppato un sistema che utilizza cristalli fluorescenti sotto forma di granelli così piccoli che sono necessari microscopi speciali per vederli. Conosciuti come punti quantici, ogni punto misura molto meno di un millesimo della larghezza di un capello umano. Un raggio laser puntato sul punto quantico lo fa diventare fluorescente ed emette un flusso di singoli fotoni.
Questi punti quantici sono montati individualmente su punte di spillo dorate, tranne, ovviamente, che si tratta di una nano-testa di spillo, o nanocone, quasi centomillesimo delle dimensioni di una normale capocchia di spillo. I nanocone sono in grado di aumentare di 20 volte l'emissione di punti quantici dei fotoni. Questo flusso di fotoni viene quindi espulso in un'unica direzione da un "reticolo di Bragg" che funge da tipo di antenna.
Il dispositivo HU-Tübingen non è utile solo per la crittografia quantistica, ma in altre situazioni che si basano su bit quantistici per codificare le informazioni, come il calcolo quantistico. "Al momento, abbiamo un buon prototipo che ha il potenziale per la commercializzazione nel prossimo futuro", ha condiviso Ronen Rapaport.
Il vantaggio della crittografia quantistica risiede nel suo determinismo fisico. "Le leggi della scienza non possono essere infrante:un singolo fotone non può essere diviso, non importa quanto ci si provi. Le complessità matematiche potrebbero essere molto difficili da risolvere, tuttavia sono vulnerabili ad attacchi e violazioni a differenza dei sistemi di sicurezza quantistici", ha spiegato Hamza Abudayyeh . Il team sta attualmente migliorando il proprio dispositivo in modo che possa fornire un flusso ancora più affidabile ed efficiente di singoli fotoni che potrebbero essere utilizzati in un'ampia gamma di tecnologie quantistiche. + Esplora ulteriormente
