Nasi fizycy z artykułem w prestiżowym czasopiśmie. "Światłowód, którym przesyła się informację kwantową, łączy Pentagon z Białym Domem\"

W prestiżowym czasopiśmie „Optica” ukazał się artykuł fizyków z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika poświęcony komunikacji kwantowej. Naukowcy z Torunia opisują, jak można ulepszyć przesyłanie informacji zakodowanej w elementarnych cząstkach światła - fotonach.

Z komunikacji kwantowej korzystają już instytucje rządowe czy bankowość. Mogą być interesujące wszędzie tam, gdzie stronom zależy na bezpiecznej wymianie poufnych danych.

- Plotka głosi, że światłowód, którym przesyła się informację kwantową, łączy Pentagon z Białym Domem - przyznaje dr Piotr Kolenderski, fizyk z UMK. - Istnieje już kilka firm, które produkują podobne układy, więc jeśli jakaś instytucja potrzebuje takich rozwiązań, może je zakupić. To, co my opisaliśmy w „Optice”, pozwala na ulepszenie istniejących rozwiązań.

Autorami artykułu "Reducing detection noise of a photon pair in a dispersive medium by controlling its spectral entanglement" jest zespół fizyków z Krajowego Laboratorium Fizyki Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Instytucie Fizyki UMK: mgr Karolina Sędziak, dr Mikołaj Lasota i dr Piotr Kolenderski.

- Opisaliśmy, w jaki sposób można wygenerować takie fotony, które będą w stanie przenosić poufną informację o 10-12 proc. dalej, niż udawało się to dotychczas - wyjaśnia Kolenderski. - Nad tym prawie nikt dotąd nie pracował, niewiele można znaleźć na ten temat w literaturze. My postanowiliśmy spróbować zrobić coś w tym zakresie. Stworzyliśmy model teoretyczny i wykonaliśmy obliczenie. Efekty pracy okazały się bardzo ciekawe, co zaowocowało publikacją w „Optice”.

Jak wyglądały doświadczenia naukowców? - Sercem całego pomysłu jest specjalny nieliniowy kryształ PPKTP - wyjaśnia Kolenderski. - Przepuszczamy przez niego czerwoną wiązkę światła lasera, a w krysztale dochodzi do rozbicia jednego fotonu na dwa. Cechuje je czysto kwantowa własność - tzw. splątanie (oznacza to, że pewne cechy cząstek są wzajemnie powiązane). Dzięki temu w parze fotonów może być zakodowana informacja. Naszym celem jest to, żeby jeden foton dotarł światłowodem do jednej osoby, a drugi do drugiej. W ten sposób możliwa staje się wymiana informacji pomiędzy nimi.

Taką metodą można nie tylko przekazywać informacje na znaczne odległości, ale również mieć pewność, że będą one całkowicie bezpieczne, niemożliwe do złamania czy skopiowania. Dzięki wrażliwości pary fotonów na wszelkie ingerencje z zewnątrz, jakiekolwiek próby przekształcenia lub powielenia zakodowanej w nich informacji mogą zostać natychmiast wykryte.

- Jest tak dlatego, że każda próba podsłuchu zakłóca w istotny sposób stan fotonu - tłumaczą toruńscy naukowcy. - Nie da się tego nie zauważyć.

„Optica” to jeden z najważniejszych tytułów w naukach optycznych. Większość artykułów w tym czasopiśmie jest wynikiem współpracy międzynarodowej.