Uma equipe internacional com a participação do Prof. Dr. Michael Kues do Cluster of Excellence PhoenixD da Leibniz University Hannover desenvolveu um novo método para gerar fótons emaranhados quânticos em uma faixa espectral de luz que antes era inacessível. A descoberta pode tornar a criptografia de comunicações baseadas em satélite muito mais segura no futuro.

Uma equipe de pesquisa de 15 membros do Reino Unido, A Alemanha e o Japão desenvolveram um novo método para gerar e detectar fótons emaranhados quânticos em um comprimento de onda de 2,1 micrômetros. Na prática, fótons emaranhados são usados ​​em métodos de criptografia, como distribuição de chaves quânticas, para proteger completamente as telecomunicações entre dois parceiros contra tentativas de escuta. Os resultados da pesquisa são apresentados ao público pela primeira vez na edição atual da Avanços da Ciência .

Foi considerado tecnicamente possível implementar mecanismos de criptografia com fótons emaranhados na faixa do infravermelho próximo de 700 a 1550 nanômetros. Contudo, esses comprimentos de onda mais curtos têm desvantagens, especialmente na comunicação baseada em satélite. Eles são perturbados por gases que absorvem luz na atmosfera, bem como pela radiação solar de fundo. Com a tecnologia existente, a criptografia ponta a ponta dos dados transmitidos só pode ser garantida à noite, mas não em dias ensolarados e nublados.

A equipe internacional liderada pelo Dr. Matteo Clerici, da Universidade de Glasgow, agora relata uma descoberta que pode resolver esse problema. Os pares de fótons emaranhados no comprimento de onda de 2 micrômetros seriam significativamente menos influenciados pela radiação solar de fundo, de acordo com o Prof. Dr. Michael Kues. Além disso, as chamadas janelas de transmissão existem na atmosfera da Terra, especialmente para comprimentos de onda de dois micrômetros, durante o qual os fótons são menos absorvidos pelos gases atmosféricos, por sua vez, permitindo uma comunicação mais eficaz.

Para seu experimento, os pesquisadores usaram um cristal não linear feito de niobato de lítio. Eles enviaram pulsos de luz ultracurtos de um laser para o cristal e uma interação não linear produziu os pares de fótons emaranhados com o novo comprimento de onda de 2,1 micrômetros.

Os resultados da pesquisa publicados na revista Avanços da Ciência descrever os detalhes do sistema experimental e a verificação dos pares de fótons emaranhados:"O próximo passo crucial será miniaturizar este sistema, convertendo-o em dispositivos fotônicos integrados, tornando-o adequado para produção em massa e para uso em outros cenários de aplicação, "diz Kues.