בקרוב אצלנו: הצפנה קוונטית בתלת מימד

This post is also available in: English (אנגלית)

שזירה קוונטית היא אחת מהתכונות המוזרות ביותר במכניקת הקוונטים. שני חלקיקים, כאשר הם מחוברים, מתנהגים כבבואות זה של זה, גם כאשר הם מופרדים על ידי מרחקים גדולים.

חוקרים באוניברסיטת וינה ובאוניברסיטה האוטונומית בברצלונה הוסיפו טוויסט חדש לתופעה המשונה הזו, על ידי שזירה של שלושה פוטונים והוספת תנועת בורג בתלת-מימד. דבר זה אמור לאפשר למספר נמענים לקבל מידע אשר הוצפן בשידור אחד.

שזירת פוטונים במצב סחרור מסוים וקידודם עם מידע הם טכניקות של קריפטוגרפיית קוונטים. טכניקה זו מבטיחה כי מידע ישודר אל יעדו מבלי הפרעה, שיבוש, או כל שינוי שיכול להיווצר לו, אך עם זאת, כמות הנתונים שהיא מאפשרת לשדר היא עדיין מוגבלת למדי.

בשזירה הרגילה, בעלת שני המימדים, חלקיק הפוטון קיים בכל מצבי הסחרור בבת אחת. כאשר הוא עובר דרך פילטר מקטב, הפוטון יכול להתקיים באחת מארבעה מצבי סחרור – אנכי, אופקי, שמאלי וימני. החלקיק השזור מתנהג כבבואה של מצב הסחרור באופן מושלם. אם אחד מסתחרר ימינה, השני יסתחרר שמאלה.

במחקר זה, הצוות הצליח להוסיף מצב נוסף לשניים מתוך שלושת חלקיקי הפוטונים השזורים – תנועת בורג בכיוונים הפוכים. "הסוג הזה של שזירת קוונטית א-סימטרית כבר נחזתה על הנייר, אבל אנחנו הראשונים שהצליחו לייצר אותה בפועל במעבדה," אמר החוקר הראשי, ד"ר מאהול מאליק מאוניברסיטת וינה.

מה שהתגלית החדשה מאפשרת זה לקודד שכבות שונות של מידע עם מבנה שזירה יחיד, כך שמספר נמענים יכולים לקבל את המידע תוך שהם מופרדים בבטחה זה מזה.

עוד יעברו ככל הנראה מספר שנים עד שתוצאותיו של המחקר הזה יניבו פירות יישומיים. אף ברגע שהיישום הזה יהיה קיים ונפוץ, הוא אמור לאפשר תקשורת מאובטחת הרבה יותר.

"הניסוי פותח את הדלת לאינטרנט קוונטום עתידי עם יותר מאשר שני שותפים והוא מאפשר להם תקשורת בעלת יותר מביט אחד פר פוטון," אמר אנטון זילינגר, פיזיקאי קוונטום באוניברסיטת וינה.