地球与环境 2022-01-19 17:09

消费者需要相信他们在网上进行的交易是安全可靠的。保护客户交易和其他信息的一种主要方法是通过加密,用一个密钥对重要信息进行编码,使用的是连计算机都难以解决的复杂数学问题。

但即便如此,也可能有一个弱点:加密的信息可能会被未来的量子计算机解码,这些计算机会同时尝试多个密钥,并迅速找到正确的那一个。

为了应对这种未来的可能性,研究人员正在努力开发量子计算机无法破解的代码。这些编码依赖于在希望通信的各方之间分配单个光子(光的单个粒子),它们只共享量子特性。新的量子密码要求这些光子具有相同的颜色,因此它们不可能相互区分,由此产生的设备、网络和系统构成了未来“量子互联网”的主干。

爱荷华大学(University of Iowa)的研究人员一直在研究固体发射光子的性质,现在他们能够预测每个发射光子的颜色有多鲜明。在一项新的研究中,研究人员从理论上描述了在建立安全通信的光纤电缆上能同时发送多少这些不可区分的光子,以及这些量子码能以多快的速度发送信息。

“到目前为止,对于这些量子位发出的光的颜色中的噪声,还没有一个有充分根据的定量描述,而噪声会导致量子位本身的量子相干性的丧失,这对计算来说是必不可少的。”物理和天文系教授、该研究的通讯作者Michael Flatté说。“这项工作提供了这一点。”