Квантовая криптография на "грязных" источниках становится доступной. Израильское исследование

На основе https://www.newsru.co.il/science_hitech/27aug2025/quantum_communication.html

Физики Еврейского университета в Иерусалиме под руководством профессора Ронена Рапапорта, в сотрудничестве с учеными из Лос-Аламосской национальной лаборатории, предложили прорывное решение в области квантовой криптографии. Их исследование делает технологию защиты данных доступной даже при использовании несовершенного оборудования, приближая эру защищенных квантовых сетей.

Квантовая криптография уже несколько десятилетий рассматривается как перспективный способ создания сверхнадежных ключей шифрования, устойчивых к взлому классическими методами, но ее развитие ограничено техническими сложностями. Для генерации таких ключей требуется источник, испускающий ровно один фотон за раз — идеально стабильный и точный. Создание подобных устройств остается дорогостоящим и сложным, из-за чего технология пока редко выходит за пределы лабораторий.

Израильские ученые, включая Юваля Блума и Йоада Ордэна, нашли способ обойти это ограничение. Вместо ожидания доступных "чистых" источников они разработали протоколы, использующие существующие "грязные" источники света, такие как квантовые точки — крошечные полупроводниковые частицы, ведущие себя подобно искусственным атомам. С помощью инженерной настройки и специальных наноантенн исследователи научились управлять световыми импульсами, излучаемыми этими точками.

Ниже есть продолжение.

Квантовые точки, в отличие от идеальных источников, генерируют не одиночные фотоны, а небольшие пучки света. Новый подход основан на принципе очистки "грязного" сигнала: избыточные фотоны выделяются и блокируются в реальном времени, так что в канал связи попадают только одиночные кванты, пригодные для шифрования. Это позволяет создавать надежные криптографические ключи даже на несовершенном оборудовании.

Для проверки идей команда собрала экспериментальную установку с квантовой точкой, работающую при комнатной температуре. Они адаптировали классический протокол шифрования BB84 и показали, что система обеспечивает надежный обмен ключами, несмотря на неидеальный источник света. Результаты подтвердили как теоретическую, так и практическую жизнеспособность подхода.

Почему это важно?

* Доступность: Новый метод использует уже существующие технологии, что значительно снижает затраты и делает квантовую криптографию более доступной для лабораторий и компаний.

* Надежность: Система обеспечивает безопасную передачу данных на большие расстояния, сохраняя устойчивость к взлому.

* Универсальность: Протоколы совместимы с широким спектром источников квантового света, что открывает путь к массовому внедрению технологии.

* Будущее: Подход прокладывает дорогу к созданию глобальных квантовых сетей, которые могут стать основой для сверхбезопасной коммуникации.

Исследование израильских ученых демонстрирует, что для надежной квантовой криптографии не нужны идеальные устройства. Умные инженерные решения и новые протоколы позволяют использовать доступное оборудование, делая технологию ближе к реальному применению. Этот прорыв может стать ключевым шагом к повсеместному развертыванию защищенных квантовых сетей, изменяющих подход к безопасности данных.