Частицы искривленного света, запутанные с помощью квантовой механики, предлагают новый подход к плотному и безопасному хранению данных.
Голограммы, создающие трёхмерные изображения и служащие защитными элементами на кредитных картах, обычно создаются с помощью узоров, нанесенных лучами лазерного света. В последние годы физики нашли способ создавать голограммы с запутанными фотонами. Теперь есть, буквально, новый поворот в технологии.
Запутанные фотоны, движущиеся по спиральным траекториям, привели к появлению голограмм, дающих возможность плотного и сверхнадежного шифрования данных , сообщают исследователи в исследовании, опубликованном в Physical Review Letters
Свет может двигаться по-разному, включая движения поляризованного света вверх-вниз и из стороны в сторону. Но когда он несет вращение, известное как орбитальный угловой момент, он также может распространяться по спирали, напоминающей скрученные макароны ротини.
Как и любые другие фотоны, скрученные версии могут быть запутаны, так что они по существу действуют как одно целое. Что-то, что влияет на один из запутанной пары фотонов, мгновенно влияет на другой, даже если они находятся очень далеко друг от друга.
В предыдущих экспериментах исследователи отправляли данные по воздуху в виде запутанных пар скрученных фотонов ( SN: 8/5/15 ). Подход должен обеспечивать высокоскоростную передачу данных, потому что свет может иметь разную степень поворота, при этом каждый поворот служит отдельным каналом связи.
Сейчас тот же подход применяется для записи данных в голограммы. Вместо передачи информации по нескольким скрученным световым каналам пары фотонов с разной степенью скрученности создают отдельные наборы данных в одной голограмме. Чем больше состояний орбитального углового момента задействовано, каждое с разной степенью закручивания, тем больше данных исследователи могут упаковать в голограмму.
В дополнение к тому, что в голограммы помещается больше данных, увеличение разнообразия способов, используемых для записи данных, повышает безопасность. Любой, кто хочет прочитать информацию, должен знать или догадываться, как был искривлен свет, который ее записал.
По словам физика Сяндуна Чжана из Пекинского технологического института, для голограммы, основанной на двух типах поворотов, вам придется выбрать правильную комбинацию поворотов примерно из 80 возможностей для декодирования данных. Увеличение этого числа до комбинаций из семи различных поворотов приводит к миллионам возможностей. Этого, по словам Чжана, «должно быть достаточно, чтобы наша квантово-голографическая система шифрования имела достаточный уровень безопасности».
Исследователи продемонстрировали свою технику, кодируя слова и буквы в голограммах и снова считывая данные с помощью искривленного света. Хотя исследователи создали изображения из голографических данных, говорит физик Хьюго Дефьенн из Парижского института нанонаук, само хранение не следует путать с голографическими изображениями.
Дефьенн, не участвовавший в новом исследовании, говорит, что другие схемы квантовой голографии, такие как его попытки с поляризованными фотонами, дают прямые изображения объектов, включая микроскопические структуры.
«[Их] идея там совсем другая. . . от нашего подхода в этом смысле», — говорит Дефриенн. «Они используют голографию для хранения информации», а не для создания привычных трехмерных изображений, которые у большинства людей ассоциируются с голограммами.
Хранение данных с искаженным светом, которое продемонстрировали Чжан и его коллеги, работает медленно: требуется почти 20 минут для декодирования изображения аббревиатуры «BIT» для Пекинского технологического института, где проводились эксперименты. И безопасность, которую продемонстрировали исследователи, все еще относительно низка, потому что они включили в свои эксперименты только до шести форм искривленного света.
Чжан уверен, что оба ограничения можно преодолеть с помощью технических усовершенствований. «Мы думаем, что наша технология имеет потенциальное применение в квантовом шифровании информации, — говорит он, — особенно в квантовом шифровании изображений».
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
