Nyt materiale lover mere sikker databehandling

Efterhånden som computere udvikler sig, krypteringsmetoder, der i øjeblikket bruges til at holde alt fra finansielle transaktioner til militære hemmeligheder sikre, kan snart være ubrugelige, teknologieksperter advarer. Beretning i dag i dagbladet Natur , et team af fysikere og ingeniører ledet af University of Texas i Austin fysikprofessor Xiaoqin Elaine Li rapporterer, at de har skabt et materiale med lys-emitterende egenskaber, der kan muliggøre hacksikker kommunikation, garanteret af kvantemekanikkens love.

Deres nye materiale, skabt ved at stable to lag af atomisk tynde materialer, absorberer energi fra lys og udsender nye fotoner, eller partikler af lys, på en sådan måde, at forskerne fortolker materialet til at indeholde tusindvis af identiske "single-photon emitters." Hvis bekræftet, sådan en ny lyskilde kunne bruges som en del af en ny, hacksikker metode til at sikre information. Andre forskere har skabt enkeltfoton-emittere, men ingen tidligere teknologi har produceret en række tusinder af identiske.

"Dette er et langvarigt mål inden for kvanteinformationsvidenskab, som aldrig er blevet demonstreret før, " sagde Li. "Vores undersøgelser tyder på, at dette mål kan være opnåeligt i dette nye materiale."

For at kommunikere sikkert, oplysninger skal krypteres, før de sendes ud. Modtageren skal bruge en nøgle til at dechifrere den krypterede besked. I nogle former for kryptografi, afsenderen sender nøglen én foton ad gangen. Fordi en foton indeholder den mindste pakke energi, der er mulig for lys, det kan ikke opdeles i mindre pakker. Hvis en hacker opsnapper fotonerne og forsøger at læse informationen, nøglen ændres, og modtageren vil nemt finde ud af det. Det er grunden til, at højeffektive enkeltfoton-emittere er nyttige i kvantekommunikationsapplikationer og i stigende grad nødvendige, da fremskridt inden for databehandling kræver mere sofistikerede værktøjer til at holde kommunikationen sikker.

"Hvis der mangler en foton, du ved, at oplysninger bliver opsnappet, " sagde Li.

Materialerne undersøgt af holdet består af todimensionelle krystallinske plader, der kun er nogle få atomer tykke. Metoden til at skabe sådanne ultratynde atomark er bemærkelsesværdig enkel. Forskere bruger scotch tape til at fjerne individuelle lag fra en krystal. Ved at stable to forskellige lag oven på hinanden og dreje dem lidt i forhold til hinanden, forskerne skabte en kunstig krystal med et regelmæssigt fordelt mønster af atomer. Et sådant mønster er kendt som en moiré-krystal, som lokaliserer elektroner i et snævert rum i størrelsesordenen en nanometer, omkring tusind gange mindre end en bakterie.

Forskerne har stærke eksperimentelle og teoretiske beviser for, at deres nye materiale danner en skakbræt-array af tusindvis af enkeltfoton-emittere, men løsningen af ​​deres udstyr har endnu ikke givet dem mulighed for at bevise det endeligt. Som næste skridt, Li og hendes team vil samarbejde med andre forskere for at verificere, at de er, faktisk, dannelse af enkeltfoton-emittere, samtidig med at man fortsætter med at forbedre materialets kvalitet.