Los ataques de piratas informáticos a todo, desde cuentas de redes sociales hasta archivos gubernamentales, podrían evitarse en gran medida con el advenimiento de la comunicación cuántica. que utilizaría partículas de luz llamadas "fotones" para asegurar la información en lugar de un código descifrable.

El problema es que la comunicación cuántica está actualmente limitada por la cantidad de información que los fotones individuales pueden ayudar a enviar de forma segura. llamada "tasa de bits secreta". Los investigadores de la Universidad de Purdue crearon una nueva técnica que aumentaría la tasa de bits secreta 100 veces, a más de 35 millones de fotones por segundo.

"Aumentar la tasa de bits nos permite usar fotones individuales para enviar no solo una oración por segundo, sino más bien una pieza de información relativamente grande con extrema seguridad, como un archivo del tamaño de un megabyte, "dijo Simeon Bogdanov, investigador postdoctoral de Purdue en ingeniería eléctrica e informática.

Finalmente, una alta tasa de bits permitirá una "Internet cuántica ultrasegura, "una red de canales denominada" guías de ondas "que transmitirán fotones individuales entre dispositivos, papas fritas, lugares o partes capaces de procesar información cuántica.

"No importa lo avanzado que sea un pirata informático, Sería básicamente imposible por las leyes de la física interferir con estos canales de comunicación cuántica sin ser detectado, ya que a nivel cuántico, la luz y la materia son tan sensibles a las perturbaciones, "Dijo Bogdanov.

El trabajo se publicó por primera vez en línea en julio para su inclusión en una impresión. Nano letras edición el 8 de agosto, 2018.

Usar la luz para enviar información es un juego de probabilidades:transmitir un bit de información puede requerir varios intentos. Cuantos más fotones pueda generar una fuente de luz por segundo, cuanto más rápida sea la tasa de transmisión exitosa de información.

"Una fuente puede generar muchos fotones por segundo, pero solo algunos de ellos pueden usarse para transmitir información, que limita fuertemente la velocidad de la comunicación cuántica, "Dijo Bogdanov.

Para una comunicación cuántica más rápida, Los investigadores de Purdue modificaron la forma en que un pulso de luz de un rayo láser excita los electrones en un "defecto creado por el hombre, "o perturbación local en una red de cristal, y luego cómo este defecto emite un fotón a la vez.

Los investigadores aceleraron estos procesos al crear una nueva fuente de luz que incluye un pequeño diamante de solo 10 nanómetros de tamaño, intercalado entre un cubo de plata y una película de plata. Dentro del nanodiamante, identificaron un solo defecto, resultante de un átomo de carbono reemplazado por nitrógeno y una vacante dejada por un átomo de carbono adyacente faltante.

El nitrógeno y el átomo faltante juntos formaron un llamado "centro de nitrógeno vacante" en un diamante con electrones orbitando a su alrededor.

Una antena metálica acoplada a este defecto facilitó la interacción de los fotones con los electrones en órbita del centro vacante de nitrógeno, a través de partículas híbridas de materia ligera llamadas "plasmones". Por el centro que absorbe y emite un plasmón a la vez, y la nanoantena que convierte los plasmones en fotones, la tasa de generación de fotones para la comunicación cuántica se volvió dramáticamente más rápida.

"Hemos demostrado la fuente de fotón único más brillante a temperatura ambiente. Por lo general, las fuentes con un brillo comparable solo funcionan a temperaturas muy bajas, lo cual no es práctico para implementar en chips de computadora que usaríamos a temperatura ambiente, "dijo Vlad Shalaev, el Profesor Distinguido Bob y Anne Burnett de Ingeniería Eléctrica e Informática.

Próximo, los investigadores adaptarán este sistema para circuitos en chip. Esto significaría conectar la antena plasmónica con guías de ondas para que los fotones pudieran enrutarse a diferentes partes del chip en lugar de irradiar en todas las direcciones.