研究人员为秘密密钥的新分发方法打开了大门

渥太华大学的研究人员与 内盖夫本古里安大学巴伊兰大学 科学家已经能够在实验室中创建光学框架结,并有可能应用于现代技术中。

框架结

在这项工作中生成的框架结的顶视图

他们的工作为分配秘密密钥的新方法打开了大门–用于加密和解密数据,确保安全通信并保护私人信息。

“从根本上讲,这是至关重要的,尤其是从以拓扑为重点的角度来看,因为带框的结为拓扑量子计算提供了平台,”资深作者,加拿大结构光研究主席Ebrahim Karimi教授解释说 渥太华大学.

“此外,我们将这些非平凡的光学结构用作信息载体,并开发了一种用于经典通信的安全协议,其中在这些成帧结内编码信息。”

框架结的概念

研究人员提出了一个简单的“自己动手做”的课程,以帮助我们更好地理解带框的结,即那些也可以描述为表面的三维物体。

“取一条窄条的纸,试着打个结,”第一作者雨果·拉罗克(Hugo Larocque),渥太华校友和现任博士学位学生说 麻省理工学院.

“生成的对象称为带框结,并具有非常有趣且重要的数学特征。”

该小组试图在光束内实现相同的结果,这带来了更高的难度。经过几次尝试(和打结看起来更像打结的绳子),小组提出了他们想要的东西:一个打结的带状结构,典型地代表了框架式打结。

“为了添加此色带,我们的小组依靠光束整形技术来操纵光的矢量特性,”雨果·拉洛克克(Hugo Larocque)解释说。“通过修改光场沿振动方向“unframed”光学结,我们能够通过“gluing”这些振荡场画出的线连在一起。”

据研究人员称,结构化光束被广泛用于编码和分配信息。

“到目前为止,这些应用仅限于可以通过在给定位置观察光束来识别的物理量,”渥太华博士后研究员,这项研究的合著者Alessio D说’Errico.

“我们的工作表明,带状方向的扭曲数与质数分解一起可以用于提取所谓的“braid representation” of the knot.”

“这些对象的结构特征可用于指定量子信息处理程序,”雨果·拉罗克(Hugo Larocque)添加了。“在这种程序要在各方之间传播的同时希望保密的情况下,人们需要一种加密该程序的方法。“braid”然后再解密。

“Our work addresses this issue by proposing to use our optical framed knot as an 加密 object for these programs which can later be recovered by the 编织 extraction method that we also introduced.”

“这些复杂的3D结构首次被用于开发用于分配秘密密钥的新方法。此外,在量子计算,通信和无耗散电子学中利用拓扑学概念引起了广泛而强烈的兴趣。结也由特定的拓扑属性描述,到目前为止,加密协议尚未考虑到这些结。”

应用范围

“当前的技术使我们能够高精度地操纵表征光束的不同特征,例如强度,相位,波长和偏振,” said Larocque.

“这允许使用全光学方法对信息进行编码和解码。已经开发出利用这些不同自由度的量子和经典密码协议。”

“我们的工作为使用隐藏在激光束传播中的更复杂的拓扑结构开辟了道路,以分发秘密的加密密钥。”

“此外,我们开发的实验和理论技术可能有助于寻找新的实验方法来进行拓扑量子计算,这有望超越当前与噪声相关的问题 量子计算技术,”易卜拉欣·卡里米(Ebrahim Karimi)博士补充说。

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