Kvantekryptografi som fremtidens sikre kommunikationsform

Hidtil har kvantebits kun kunne fungere i temperaturer på minus 270 grader, men Eugene Simon Polzik, der er professor i kvanteoptik på Niels Bohr Instituttet, har sammen med forskere fra Københavns Universitet udviklet en ny teknik, der gør det muligt at opbevare kvantebits baseret på lyspartikler ved stuetemperatur.

Hvad har I opdaget?

Vi har fundet en ny metode til at opbevare kvantebits, der er baseret på lyspartikler, ved stuetemperatur i hundrede gange længere tid, end det før har været muligt. Hidtil har de skulle opbevares i store frysere ved temperaturer ned til minus 270 grader for at de kan have en stabil energiladning og fungere optimalt. Men nedkølingen kræver store mængder strøm og ressourcer. Derudover gør den nye metode os i stand til at opbevare kvantebits i millisekunder frem for mikrosekunder, hvilket ikke er set før. Vi er meget begejstrede.

Hvordan fungerer kvantebits?

Inde i vores hukommelseschips flyver tusindvis af atomer rundt og udleder lyspartikler, der er hovedbestanddelen i kvantebits. Når atomerne bliver udsat for varme, øger de hastigheden og kolliderer med hinanden eller væggene i chippen. Det gør, at de udleder lyspartikler, der er meget forskellige fra hinanden. Men vi har brug for, at de er helt ens. Derfor har vi udviklet en særlig belægning til vores hukommelseschip, som gør, at kvantebits forbliver identiske i stuetemperatur.

Hvad består belægningen af?

Belægningen består af paraffin, som har en voksagtig struktur og gør, at atomerne lander blødt, når de støder ind i chippens vægge. Derved holder de lysbaserede kvantebits sig stabile. Derudover har vi brugt nogle særlige filtre til at sikre, at kun de identiske kvantebits bliver udledt fra hukommelseschippen.

Hvad kan vi bruge det til?

I takt med, at mange af vores private oplysninger bliver digitaliseret, er det i stigende grad nødvendigt, at vi finder måder at beskytte vores data og privatliv mod at blive hacket. Vi anser kvantekryptografi som fremtidens sikre kommunikationsform. Kvantebits, der består af lyspartikler, er ideelle for kvantekommunikation, fordi informationen i lyspartiklerne kan komme langt uden at blive forstyrret af andre input, hvilket sikrer en hurtig og effektiv kommunikation. Samtidig er de ekstremt svære at hacke.

Forskningen er udført i samarbejde med ph.d.’erne Karsten Dideriksen og Rebecca Schmieg samt postdoc Michael Zugenmaier fra Københavns Universitet.