Os pesquisadores da UT encontraram uma nova maneira de proteger os dados de ataques com computadores quânticos. Como eles publicaram hoje em New Journal of Physics . Com os computadores quânticos em ascensão, não podemos mais excluir a possibilidade de que um computador quântico se torne tão poderoso que pode quebrar a criptografia existente. Partículas únicas de luz já estão sendo usadas para proteger os dados, mas a transmissão de um bit por fóton é lenta. Pepijn Pinkse liderou o experimento para aumentar a velocidade de transmissão em até sete bits por fóton.

Os computadores usam criptografia para proteger sua comunicação. Por exemplo, a comunicação entre seu telefone e seu banco para transferir alguns fundos deve ser segura para evitar que criminosos alterem a mensagem e digam ao banco para transferir dinheiro para uma conta bancária diferente. Um computador quântico poderia, em teoria, quebrar a criptografia existente. Mas até recentemente, a demonstração de que um computador quântico pode fazer qualquer coisa que um computador clássico rápido não pode fazer foi notável. Chamamos esse ponto de "supremacia quântica".

Supremacia quântica

Recentemente, O Google reivindicou na Nature uma prova experimental dessa "supremacia quântica, "embora com um cálculo que não tem utilidade prática. No entanto, não podemos mais excluir a possibilidade de que os computadores quânticos se tornem tão poderosos que quebrem a criptografia existente, uma vez que existem algoritmos quânticos conhecidos que quebram os métodos criptográficos mais usados ​​atualmente. Felizmente, a tecnologia quântica também oferece soluções. Com Quantum Key Distribution (QKD), pode-se construir com segurança chaves secretas entre um remetente e um receptor. Isso não é ficção científica. Os sistemas comerciais QKD estão disponíveis em vários fornecedores e as versões baseadas no espaço já estão implantadas.

Amplie os alfabetos quânticos

Os sistemas QKD padrão usam partículas únicas de luz - fótons - que estão em um dos dois estados possíveis, por exemplo, horizontalmente ou verticalmente polarizado. Isso limita a transmissão a um bit por fóton. Num sentido, os fótons são codificados em um alfabeto de apenas duas letras:a e b.

Pesquisadores da UT agora aumentaram esse número com mais de mil letras. Isso aumenta a resistência contra ruído e potencialmente aumenta a taxa de dados. Eles conseguiram isso codificando a informação quântica em 10 ²⁴ possíveis localizações dos fótons usados. Para dificultar que um invasor veja o que foi enviado, eles alternam aleatoriamente a codificação entre dois alfabetos diferentes.

Falando holandês em uma sala de conferências chinesa

Pepijn Pinkse, quem liderou o experimento, explica:"É como tentar adivinhar o que é falado em duas salas de conferências. Em uma sala, o idioma da conferência é o chinês e, na outra, o holandês, mas você não sabe antes de entrar. Se um falante de holandês escolher a sala chinesa, ele não entende nada, embora para um falante de chinês as palestras sejam cristalinas. Em nosso método, o remetente usa dois idiomas e alterna aleatoriamente entre eles. Além disso, o receptor alterna entre ouvir em um idioma ou outro. Somente se os idiomas coincidirem, bits úteis são transmitidos. Ouvir as duas línguas ao mesmo tempo é proibido pelas leis fundamentais da física. "

Empregando essa técnica junto com uma luz muito fraca, um chip de projetor de vídeo e uma moderna câmera de detecção de fóton único, os pesquisadores demonstraram que podiam transmitir até sete bits seguros por fóton. Seus resultados são publicados em 18 de dezembro em New Journal of Physics em seu artigo intitulado "Distribuição de chaves quânticas de alfabeto grande usando luz codificada espacialmente."