Forskere ved universiteter i Australia og New Zealand har lykkes med et prosjekt som kan gjøre det mulig med kvantekryptering over relativt lange avstander. (Foto: iunewind/Alamy/All Over Press)

Forskere utvikler «kvante-minne»

Fjerner problem med uknekkelig nettverkskryptering.

Kvantesammenfiltring er et fenomen som gir løfter om kryptering som aldri vil kunne knekkes. Fenomenet innebærer at par av kvantepartikler, som lysfotoner, kan lages på en måte som lenker dem sammen på en slik at samhandling med én av partiklene også påvirker den andre, uavhengig av hvor langt fra hverandre partiklene befinner seg.

Et problem med denne teknologien, er distribusjonen. Hvordan kan partiklene fordeles til parter som befinner seg langt fra hverandre, uten at informasjonen går tapt.

Det er mulig å sende sammenfiltringen som lys via en fiberkabel, men avstanden er begrenset til noen få hundre kilometer. Årsaken er tap som akkumuleres under overføringen på grunn av spredning, absorpsjon og diffraksjon under overføringen.

En måte å omgå dette på er at å bruke repeatere i nettverket. Men dette krever at informasjonen kan lagres i en periode som er lang sammenlignet med tiden det tar å overføre dataene, i alle fall i materialer som egner seg som optisk kvanteminne.

Ny lagringsrekord
Nå har forskere ved Australian National University (ANU) og University of Otago lagd et system hvor de greier å oppbevare informasjonen i så mye som seks timer. Informasjonen lagres i atomer av den sjeldne jordarten europium, som er integrert i en krystall av yttrium-ortosilikat. Tidligere har dette materiale hatt en koherenstid begrenset til et titalls millisekunder.

Dette ble oppnådd ved å utsette krystallen for en kombinasjon av faste og oscillerende magnetfelt etter at kvantetilstanden var blitt skrevet til den nukleære spinnet til europium-atomene ved hjelp av laser.

Skriving av kvanteinformasjon på et europium-ion som er integrert i en krystall.
Skriving av kvanteinformasjon på et europium-ion som er integrert i en krystall. Bilde: Solid State Spectroscopy Group, ANU

– De to feltene isolerer europium-spinnet og hindre at kvanteinformasjonen lekker vekk, sier Jevon Longdell, en forsker ved University of Otago, som har med på å forfatte den vitenskaplige artikkelen om forskningen. Artikkelen ble publisert av Nature i forrige uke.

En avgjørende egenskap ved dette systemet er ifølge forskerne at den involverte overføringen er optisk adresserbar.

«Sneakernet»

Med hele seks timers oppbevaringstid åpner det seg nye muligheter.

Manjin Zhong har førsteforfatter av Nature-artikkelen om forskningen.
Manjin Zhong har førsteforfatter av Nature-artikkelen om forskningen. Bilde: Australian National University

– Lagringstidene våre er nå så lange at det betyr at folk må revurdere hva som er den beste måten å distribuere kvantedata på, sier forskeren som har vært førsteforfatter av den vitenskapelige artikkelen, Manjin Zhong, ved ANUs Research School of Physics and Engineering.

– Selv ved å transportere våre krystaller i ganghastighet har vi mindre tap enn lasersystemer over en gitt distanse, sier hun.

– Vi kan nå se for oss lagring av sammenfiltret lys i separate krystaller, for så å transportere dem til ulike deler at nettverket, tusenvis av kilometer fra hverandre. Så vi ser på krystallene våre som bærbare, optiske harddisker for kvantesammenfiltring, sier Zhong. Man kan dermed få en form for sneakernet for kvantedata over distanser på opptil flere tusen kilometer.

Nå vil nok ikke kvanteminnet være noe man putter i lommen med det første. Det er ikke nevnt i pressemeldingen, men i introduksjonen til artikkelen opplyses det at koherenstiden på omtrent seks timer ble oppnådd ved en temperatur på 2 kelvin. Det er kaldt!

    Les også:

Til toppen