更接近简单高效的量子加密方法

银行和政府部门已经在依赖激光束的量子加密方面进行了大量投资。然而，激光束通常一次释放多个光子或根本不释放。希伯来大学的一个团队开发了一个使用荧光晶体的系统。照射在这些量子点上的激光束使它们发出荧光并发出单光子流。

量子计算机将彻底改变我们的计算生活。对于某些关键任务，与当今的计算机相比，它们的速度会快得令人难以置信，而且耗电量也少得多。然而，这里有一个坏消息，这些计算机将能够破解目前用于保护我们数据的大多数加密代码，使我们的银行和安全信息容易受到攻击。目前，大多数计算机安全都依赖于数学运算，而数学运算目前可确保非常高的安全性——普通计算机需要数十亿年才能破解其中一个密码。然而，在我们的量子未来，需要开发依赖物理定律而不是数学方程的新加密方法。

一种富有成效的方法是使用单光子(光粒子)的量子特性来安全地加密消息，以便发送方和接收方都能立即检测到任何破解它的企图。然而，获得合适的单光子源一直是一个巨大的挑战。现在，由耶路撒冷希伯来大学(HU)拉卡物理研究所的 Ronen Rapaport 教授和 Hamza Abudayyeh 博士领导的研究小组，以及德国图宾根大学的 Monika Fleischer 教授、Annika Mildner 等人，取得了重大突破。他们的发现使我们更接近一种简单而有效的量子加密方法，并发表在最近一期的ACS Nano 上。

银行和政府部门已经对依赖激光束的量子加密进行了大量投资。然而，激光束通常一次释放多个光子或根本不释放。最佳安全性所需要的是一种可以在室温下在一个方向上发射快速但稳定的单光子流的源。

HU 的团队开发了一种系统，该系统使用斑点形式的荧光晶体，这种晶体非常小，需要特殊的显微镜才能看到它们。被称为量子点，每个点的尺寸远小于人类头发宽度的千分之一。激光束照射在量子点上，使其发出荧光并发出单光子流。

这些量子点单独安装在金色针头上——当然，除了它是一个纳米针头或纳米锥，几乎是普通针头大小的十万分之一。Nanocone 能够将光子的量子点发射增加 20 倍。然后，这个光子流被用作一种天线的“布拉格光栅”在一个方向上发射。

HU-Tübingen 设备不仅可用于量子加密，还可用于其他依赖量子位对信息进行编码的情况，例如量子计算。“目前，我们有一个很好的原型，在不久的将来有商业化的潜力，”Ronen Rapaport 分享道。

量子密码学的优势在于其物理决定论。“科学定律不能被打破——一个光子不能被分裂，无论多么努力。数学复杂性可能很难解决，但与基于量子的安全系统不同，它们容易受到攻击和破坏，”Hamza Abudayyeh 解释说. 该团队目前正在改进他们的设备，以便它可以提供更可靠、更高效的单光子流，可用于广泛的量子技术。