Fysikere udvikler ny fotonkilde til tryksikker kommunikation

Et internationalt team med deltagelse af prof. Dr. Michael Kues fra Cluster of Excellence PhoenixD ved Leibniz University Hannover har udviklet en ny metode til at generere kvante-sammenfiltrede fotoner i et spektralområde af lys, som tidligere var utilgængeligt. Opdagelsen kan gøre krypteringen af ​​satellitbaseret kommunikation meget mere sikker i fremtiden.

Et forskerhold på 15 medlemmer fra Storbritannien, Tyskland og Japan har udviklet en ny metode til at generere og detektere kvante-sammenfiltrede fotoner ved en bølgelængde på 2,1 mikrometer. I praksis, sammenfiltrede fotoner bruges i krypteringsmetoder såsom kvantenøgledistribution for fuldstændig at sikre telekommunikation mellem to partnere mod aflytningsforsøg. Forskningsresultaterne præsenteres for offentligheden for første gang i det aktuelle nummer af Videnskabens fremskridt .

Det er blevet betragtet som teknisk muligt at implementere krypteringsmekanismer med sammenfiltrede fotoner i det nær-infrarøde område på 700 til 1550 nanometer. Imidlertid, disse kortere bølgelængder har ulemper, især i satellitbaseret kommunikation. De forstyrres af lysabsorberende gasser i atmosfæren samt af solens baggrundsstråling. Med eksisterende teknologi, ende-til-ende-kryptering af transmitterede data kan kun garanteres om natten, men ikke på solrige og overskyede dage.

Det internationale hold ledet af Dr. Matteo Clerici fra University of Glasgow rapporterer nu om en opdagelse, der kunne løse dette problem. Fotonparrene, der er viklet ind ved bølgelængden på 2 mikrometer, ville være væsentligt mindre påvirket af solbaggrundsstrålingen, ifølge prof. dr. Michael Kues. Ud over, såkaldte transmissionsvinduer findes i jordens atmosfære, især for bølgelængder på to mikrometer, hvor fotonerne absorberes mindre af de atmosfæriske gasser, til gengæld muliggør mere effektiv kommunikation.

Til deres eksperiment, forskerne brugte en ikke-lineær krystal lavet af lithiumniobat. De sendte ultrakorte lysimpulser fra en laser ind i krystallen, og en ikke-lineær interaktion frembragte de sammenfiltrede fotonpar med den nye bølgelængde på 2,1 mikrometer.

Forskningsresultaterne offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt beskriv detaljerne i det eksperimentelle system og verifikationen af ​​de sammenfiltrede fotonpar:"Det næste afgørende skridt vil være at miniaturisere dette system ved at konvertere det til fotoniske integrerede enheder, gør den velegnet til masseproduktion og til brug i andre anvendelsesscenarier, " siger Kues.