Bancos e departamentos governamentais já estão investindo pesadamente em criptografia quântica que depende de feixes de laser. No entanto, os feixes de laser geralmente liberam vários fótons de uma vez ou nenhum. Uma equipe da Universidade Hebraica desenvolveu um sistema que usa cristais fluorescentes. Um feixe de laser brilhou nesses pontos quânticos faz com que eles fiquem fluorescentes e emitam um fluxo de fótons únicos.
Os computadores quânticos irão revolucionar nossas vidas computacionais. Para algumas tarefas críticas, eles serão incrivelmente mais rápidos e usarão muito menos eletricidade do que os computadores atuais. No entanto, e aqui está a má notícia, esses computadores serão capazes de quebrar a maioria dos códigos de criptografia usados atualmente para proteger nossos dados, deixando nosso banco e informações de segurança vulneráveis a ataques. Atualmente, a maior parte da segurança do computador depende de manipulações matemáticas que, no momento, garantem um nível muito alto de segurança – um computador normal levaria bilhões de anos para quebrar um desses códigos. No entanto, em nosso futuro quântico, novos métodos de criptografia que dependem das leis da física, ao invés de equações matemáticas, precisarão ser desenvolvidos.
Uma abordagem frutífera é usar as propriedades quânticas de fótons individuais (partículas de luz) para criptografar uma mensagem com segurança, de modo que qualquer tentativa de hackear seja imediatamente detectável pelo remetente e pelo destinatário. No entanto, obter uma fonte adequada de fótons individuais tem sido um grande desafio. Agora, uma equipe de pesquisadores, liderada pelo Professor Ronen Rapaport e Dr. Hamza Abudayyeh do Instituto de Física Racah da Universidade Hebraica de Jerusalém (HU), junto com a Professora Monika Fleischer, Annika Mildner e outros da Universidade de Tübingen na Alemanha , alcançou um avanço significativo. Suas descobertas nos aproximam de um método simples e eficiente de criptografia quântica e foram publicadas na edição recente do ACS Nano.
Bancos e departamentos governamentais já estão investindo pesadamente em criptografia quântica que depende de feixes de laser. No entanto, os feixes de laser geralmente liberam vários fótons de uma vez ou nenhum. O que é necessário para segurança ideal é uma fonte que pode emitir um fluxo rápido, mas constante de fótons individuais – em uma direção e em temperatura ambiente.
A equipe da HU desenvolveu um sistema que usa cristais fluorescentes na forma de manchas tão minúsculas que microscópios especiais são necessários para vê-los. Conhecidos como pontos quânticos, cada ponto mede muito menos que um milésimo da largura de um fio de cabelo humano. Um feixe de laser brilhou no ponto quântico faz com que ele fique fluorescente e emita um fluxo de fótons únicos.
Esses pontos quânticos são montados individualmente em cabeças de alfinete douradas – exceto, é claro, que é uma nano-cabeça de alfinete, ou nanocone, quase cem milésimos do tamanho de uma cabeça de alfinete regular. Nanocone são capazes de aumentar a emissão de pontos quânticos de fótons em 20 vezes. Esse fluxo de fótons é então disparado em uma única direção por uma “grade de Bragg” que atua como um tipo de antena.
O dispositivo HU-Tübingen não é útil apenas para criptografia quântica, mas em outras situações que dependem de bits quânticos para codificar informações, como computação quântica. “No momento, temos um bom protótipo com potencial para comercialização em um futuro próximo”, compartilhou Ronen Rapaport.
A vantagem da criptografia quântica está em seu determinismo físico. “As leis da ciência não podem ser quebradas – um único fóton não pode ser dividido, não importa o quanto se tente. As complexidades matemáticas podem ser muito difíceis de resolver, no entanto, são vulneráveis a ataques e violações, ao contrário dos sistemas de segurança baseados em quantum”, explicou Hamza Abudayyeh . A equipe está atualmente aprimorando seu dispositivo para que possa fornecer um fluxo ainda mais confiável e eficiente de fótons únicos que possam ser usados em uma ampla gama de tecnologias quânticas.
Publicado em 21/11/2021 14h26
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