Hvordan kvantemekanik arbejder for at beskytte sikkerhed online

Krypterede og uoverskuelige beskeder er rygraden i internettet, som vi kender det.

Kompleks kryptografi beskytter vores bankkonti og identiteter mod svindel, giver os mulighed for sikkert at købe og sælge online uden nogensinde at forlade komforten i vores stuer.

Men den potentielle introduktion af ultrakraftige kvantecomputere gør vores personlige oplysninger sårbare over for direkte angreb.

Nu har forskere ved University of Bristols Quantum Engineering Technology Labs (QETLabs) udviklet bittesmå mikrochipkredsløb, som udnytter kvantemekanikkens mærkelige verden og giver et sikkerhedsniveau forbedret af kvantefysikkens love.

Disse enheder distribuerer kryptografiske nøgler ved hjælp af kvanteegenskaberne ved sammenfiltring, superposition og den absolutte tilfældighed tilvejebragt af kvanteadfærd, som på ingen anden måde kan reproduceres.

Hovedforsker professor Mark Thompson sagde:"Det system, vi har udviklet, gør det muligt at udveksle information ved hjælp af enkeltfotoner af lys i en kvantetilstand.

"Hvis en aflytning hacker din transmission, de vil kollapse de skrøbelige kvantetilstande, og systemet vil straks advare dig om deres tilstedeværelse og afslutte transmissionen."

Dette arbejde, offentliggjort i februarnummeret af Naturkommunikation , har demonstreret verdens første chip-til-chip kvantesikrede kommunikationssystem, ved hjælp af mikrochipkredsløb på kun få millimeter store.

Dette internationale samarbejde, herunder forskere fra Bristol, Glasgow og NiCT i Japan, brugte kommercielle halvlederchipproducenter til at fremstille deres enheder - på nogenlunde samme måde som Intel mønstersilicium til at lave de nyeste centralprocessorer (CPU'er).

Imidlertid, i stedet for at bruge elektricitet brugte disse miniaturiserede enheder lys til at kode information på enkeltfotonniveau, leverer krypteringsnøgler med en ubegrænset levetid.

Hovedforfatter Philip Sibson, tilføjede:"Vores forskning åbner vejen for mange applikationer, der har, indtil nu, været uigennemførligt.

"Teknologien er miniaturiseret til håndholdte enheder, har forbedret funktionalitet til telekommunikationsnetværk, og anvender omkostningseffektiv produktion for nemt at implementere kvantenøgledistributionsteknologi i hjemmet."

Bristol-teamet har fortsat udviklingen af ​​denne teknologi, demonstrerer et innovativt design, der tillader den samme funktionalitet i en komplementær metal-oxid-halvleder (CMOS) kompatibel proces, vises i februarnummeret af Optica .

Mens de første enheder brugte en dyrere og mere kompleks fremstillingsmetode, disse næste generations enheder er fremstillet i standard silicium, baner vejen for direkte integration med mikroelektroniske kredsløb.

Dette vil i sidste ende føre til integration i dagligdags elektriske enheder, såsom bærbare computere og mobiltelefoner.

Dr. Chris Erven forklarede:"Som en del af UK Quantum Communications Hub, vi er i gang med at implementere disse enheder i hjertet af Bristol Citys fiberoptiske netværk, giver os mulighed for at teste disse ultrasikre kommunikationssystemer i virkelige scenarier."