Новости космоса и технологий. » Физика » «Секретные узлы»: исследователи создают узлы с оптической рамкой для кодирования информации

«Секретные узлы»: исследователи создают узлы с оптической рамкой для кодирования информации

Опубликовал: Admin, 20-10-2020, 01:01, Физика, 59, 0

«Секретные узлы»: исследователи создают узлы с оптической рамкой для кодирования информации

Впервые в мире исследователи из Оттавского университета в сотрудничестве с израильскими учеными смогли создать в лаборатории узлы с оптической рамкой, которые потенциально могут быть применены в современных технологиях. Их работа открывает двери для новых методов распространения секретных криптографических ключей, используемых для шифрования и дешифрования данных, обеспечения безопасного обмена данными и защиты частной информации. Группа недавно опубликовала свои выводы в Nature Communications .

«Это принципиально важно, в частности, с точки зрения топологии, поскольку узлы с каркасом обеспечивают платформу для топологических квантовых вычислений», - пояснил старший автор, профессор Эбрахим Карими, канадский научный руководитель Структурированного света в Университете Оттавы.

«Кроме того, мы использовали эти нетривиальные оптические структуры в качестве носителей информации и разработали протокол безопасности для классической связи, в котором информация кодируется в этих узлах с рамками».

Концепт

Исследователи предлагают простой урок, который поможет нам лучше понять обрамленные узлы, эти трехмерные объекты это также можно описать как поверхность.

«Возьмите узкую полоску бумаги и попробуйте завязать узел », - сказал первый автор Уго Ларок, выпускник Университета Оттавы и нынешний доктор философии. студент MIT.

«Получившийся объект называется узлом в рамке и имеет очень интересные и важные математические особенности».

Группа пыталась достичь того же результата, но в оптическом луче, что представляет более высокий уровень сложности. После нескольких попыток (и узлов, которые больше походили на завязанные веревки), группа пришла к тому, что они искали: узловатая ленточная структура, которая является квинтэссенцией узлов в обрамлении.

«Чтобы добавить эту ленту, наша группа использовала методы формирования луча, управляющие векторной природой света», - пояснил Уго Ларок. «Изменяя направление колебаний светового поля вдоль« необработанного »оптического узла, мы смогли назначить ему рамку,« склеив »вместе линии, очерченные этими колеблющимися полями».

По словам исследователей, структурированные световые лучи широко используются для кодирования и распространения информации.

«До сих пор эти приложения были ограничены физическими величинами, которые можно распознать, наблюдая за лучом в заданной позиции», - сказал научный сотрудник uOttawa Postdoctoral и соавтор этого исследования, доктор Алессио Д'Эррико.

«Наша работа показывает, что количество витков в ориентации ленты в сочетании с факторизацией простых чисел можно использовать для извлечения так называемого« плетеного представления »узла».

«Структурные особенности этих объектов могут быть использованы для определения Квантовой информации Программ обработки», - добавил Уго Ларок. «В ситуации, когда эту программу нужно сохранить в секрете при ее распространении между различными сторонами, потребуется средство шифрования этой« косы », а затем ее расшифровки. Наша работа решает эту проблему, предлагая использовать наш оптический узел с рамкой в ​​качестве объект шифрования для этих программ, который позже может быть восстановлен с помощью метода извлечения кос, который мы также представили ".

«Впервые эти сложные трехмерные структуры были использованы для разработки новых методов распределения секретных криптографических ключей. Более того, существует широкий и сильный интерес к использованию топологических концепций в квантовых вычислениях, коммуникации и бездиссипативной электронике. . Узлы также описываются определенными топологическими свойствами, которые до сих пор не рассматривались для криптографических протоколов ».

Истоки

Идея проекта возникла в 2018 году во время обсуждения с израильскими исследователями на научной встрече на Крите, Греция.

Ученые из Университета Бен-Гуриона в Негеве и Университета Бар-Илан в Израиле разработали протокол кодирования простых чисел.

Затем проект пересек Средиземное море и Атлантический океан, а затем оказался в лаборатории доктора Карими, расположенной в Комплексе перспективных исследований Университета Оттавы. Здесь была разработана и проведена экспериментальная процедура. Затем полученные данные были проанализированы, и структура косы была извлечена с помощью специально разработанной программы.

Приложения

«Современные технологии дают нам возможность с высокой точностью манипулировать различными характеристиками светового луча, такими как интенсивность, фаза, длина волны и поляризация», - сказал Уго Ларок. «Это позволяет кодировать и декодировать информацию с помощью полностью оптических методов. Были разработаны квантовые и классические криптографические протоколы, использующие эти различные степени свободы».

«Наша работа открывает путь к использованию более сложных топологических структур, скрытых в распространении лазерного луча, для распространения секретных криптографических ключей».

«Более того, разработанные нами экспериментальные и теоретические методы могут помочь найти новые экспериментальные подходы к топологическим квантовым вычислениям, которые обещают превзойти связанные с шумом проблемы в современных технологиях квантовых вычислений», - добавил д-р Эбрагим Карими.

Статья «Оптические узлы в обрамлении как носители информации» была недавно опубликована в Nature Communications .


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии