Группа американских исследователей под руководством инженеров из университета Пенсильвании представили технологию генерации кудитов на чипе для квантовой криптографии и создания защищенной связи.
Инженеры разработали гиперпространственный спин-орбитальный микролазер. Устройство основано на предыдущих работах ученых, которые позволили создать вихревые микролазеры, которые точно настраивают орбитальный угловой момент фотонов.
Новое устройство может манипулировать также фотонным вращением. Возможность манипулировать одновременно и орбитальным моментом, и вращением элементарной частицы позволяет генерировать кудиты, объясняют ученые.
Художественная иллюстрация микролазерной установки для генерации кудитов. Изображение: Penn Engeneering
В традиционных устройствах в качестве единицы информации используется бит, в квантовых — кубит. В то время как первый из них принимает значение 1 или 0, второй может также работать в суперпозиции двух этих значений.
Суперпозиция приводит к тому, что квантовый импульс нельзя скопировать. В отличие от алгоритмического шифрования, которое блокирует хакеров с помощью сложной математики, квантовая криптография — это физическая система, обеспечивающая безопасность информации, объясняют разработчики.
Однако и у кубитов есть свои недостатки. Поскольку у них есть только два уровня суперпозиции, кубиты имеют ограниченное пространство для хранения информации и низкую устойчивость к помехам. Четырехуровневые кудиты в новом устройстве повышают максимальную скорость секретного ключа для обмена информацией с 1 бита на импульс до 2 битов на импульс.
Инженеры отмечают, что ранее подобные системы удавалось создать только в лаборатории с большим количеством сложного оборудования. В представленном устройстве им впервые удалось управлять сразу несколькими параметрами частицы с помощью крошечного чипа.
