Частинки спотвореного світла, які були заплутані за допомогою квантової механіки, пропонують новий підхід до щільного та безпечного зберігання даних.
Голограми, які створюють тривимірні зображення та служать елементами безпеки на кредитних картках, зазвичай створюються за допомогою візерунків, нанесених променями лазерного світла. Останніми роками фізики знайшли способи замість цього створювати голограми із заплутаними фотонами. Тепер це буквально новий поворот у технології.
Заплутані фотони, які рухаються штопором, створили голограми, які пропонують можливість щільного та надбезпечного шифрування даних , повідомляють дослідники в дослідженні, опублікованому в Physical Review Letters .
Світло може рухатися різними способами, включно з візерунками поляризованого світла вгору-вниз і збоку в бік. Але коли він несе тип обертання, відомий як орбітальний кутовий момент, він також може поширюватися спіралями, які нагадують скручені ротіні.
Як і будь-які інші фотони, закручені версії можуть бути заплутані так, що вони по суті діють як одне ціле. Щось, що впливає на одну із заплутаної пари фотонів, миттєво впливає на іншу, навіть якщо вони дуже далеко один від одного.
У попередніх експериментах дослідники надсилали дані по повітрю в заплутаних парах скручених фотонів . Цей підхід має забезпечувати високу швидкість передачі даних, оскільки світло може надходити з різною кількістю скручування, причому кожне скручування служить окремим каналом зв’язку.
Тепер той самий підхід застосовано для запису даних у голограмах. Замість того, щоб передавати інформацію за кількома перекрученими світловими каналами, пари фотонів з різною величиною скручування створюють різні набори даних в одній голограмі. Чим більше орбітальних станів кутового моменту, кожен з яких має різну величину скручування, тим більше даних дослідники можуть упакувати в голограму.
Крім того, що голограми містять більше даних, збільшення різноманітності поворотів, що використовуються для запису даних, підвищує безпеку. Будь-хто, хто хоче прочитати інформацію, повинен знати або здогадатися, як було перекручене світло, яке її записало.
Для голограми, яка базується на двох типах скручування, каже фізик Сяндун Чжан з Пекінського технологічного інституту, вам потрібно буде вибрати правильну комбінацію скручувань приблизно з 80 варіантів для декодування даних. Додавання до комбінацій із семи різних поворотів відкриває мільйони можливостей. За словами Чжана, цього має бути достатньо, щоб наша система квантового голографічного шифрування мала достатній рівень безпеки».
Дослідники продемонстрували свою техніку, кодуючи слова та літери в голограми та знову зчитуючи дані за допомогою спотвореного світла. Незважаючи на те, що дослідники створили зображення з голографічних даних, каже фізик Х’юго Деф’єн з Паризького інституту нанонаук, саму пам’ять не слід плутати з голографічними зображеннями.
Деф’єнн, який не брав участі в новому дослідженні, каже, що інші схеми квантової голографії, такі як його зусилля з поляризованими фотонами, створюють прямі зображення об’єктів, включаючи мікроскопічні структури.
«[Їх] ідея там дуже інша. . . від нашого підходу в цьому сенсі», — каже Дефрієн. «Вони використовують голографію для зберігання інформації», а не створюють звичні тривимірні зображення, які більшість людей асоціюють із голограмами.
Зберігання даних зі скрученим світлом, яке Чжан і його колеги продемонстрували, працює повільно, і потрібно майже 20 хвилин, щоб розшифрувати зображення абревіатури «BIT» для Пекінського технологічного інституту, де проводилися експерименти. І безпека, яку продемонстрували дослідники, все ще відносно низька, оскільки вони включили лише до шести форм викривленого світла у свої експерименти.
Чжан упевнений, що обидва обмеження можна подолати за допомогою технічних удосконалень. «Ми вважаємо, що наша технологія має потенційне застосування у квантовому шифруванні інформації, — каже він, — особливо у квантовому шифруванні зображень».