Kvanttipohjainen tiedonsiirto tehostuu

Kvanttilomittumisen avulla voidaan välittää informaatiota tietoturvallisella tavalla. Tyypillisesti lomittaminen tehdään fotoneilla ja yleensä yhdellä ulottuvuudella eli polarisaatiolla.

Kevään aikana useampikin tutkimuslaitos kertoi kehittäneensä menetelmiä, joissa lomittumista voidaan hyödyntää useammallakin ulottuvuudella.

UCLAn johtama tutkijaryhmä osoitti, että he voivat paloitella ja lomittaa fotonipareja useaksi ulottuvuudeksi käyttämällä erilaisia kvanttiominaisuuksia, kuten fotonien energiaa ja spiniä.

Jokaisella uudella ulottuvuudella lomittumista, fotoniparien kuljettama tiedon määrä kaksinkertaistuu, joten viisiulotteisella lomituksella voidaan välittää 32 kertaa enemmän informaatiota kuin peruslomittuneella parilla.

Periaatteessa tässä hyödynnetään aallonpituusmultipleksoinnin (WDM) -käsitettä eräänlaisen kvanttitason taajuuskamman avulla.

Ryhmä japanilaisista tutkijoita on tuottanut parin spineistään lomittuneilla elektroneilla ja osoittaneet niiden pysyvän sirupiirillä lomittuneina vaikka ne siellä erotetaan toisistaan.

Lomittumiseen käytetään yleensä fotoneja, koska ne ovat varsin vakaita. Elektronit sen sijaan reagoivat helposti ympäristönsä kanssa, mutta japanilaistutkijat päättivät yrittää elektronien lomittumista niiden spinin kautta, jotka ovat kuitenkin suhteellisen vakaita.

Tempussa hyödynnetään suprajohtavuudesta tuttua Cooperin paria kun ne saadaan tunneloitumaan kahden suprajohteen liitoksessa ja kulkemaan kahden erillisen kvanttipisteen kautta, joissa elektronien spinit pysyivät lomittuneena.

University of Illinois at Urbanan tutkijat puolestaan hyödyntävät donitsin eli torusmuodon luontaisia matemaattisia ominaisuuksia toteuttaessaan supertiiviin teleportaation.

Uusi protokolla keventää resursseja ja työmäärää teleportata kvantti-informaatiota ja lisäksi se samalla parantaa informaation luotettavaa siirtoa. Uudella protokollalla tutkijat ovat saavuttaneet 88 prosenttisesti onnistuneen välityksen, ylittäen klassinen 44 prosentin ylärajan.

Tulevaisuuden kvanttitiedonsiirron ja -kryptografian esiaste eli kvanttiperustainen salausavainten jako (QKD) on jo käytössä olevaa tekniikkaa.

University of Rochesterin tutkijoiden johdolla on nyt kehitetty tapa käyttää kierteistä valoa parantamaan QKD-siirron tehokkuutta. Uusi lähestymistapa kaksinkertaistaa 1 bitin per fotonin kapasiteetin, jonka nykyiset järjestelmät siirtävät valon polarisaatioon tukeutuen.

Tutkijat onnistuivat siirtämään 2,05 bittiä per fotoni käyttämällä kierteisen valon fotonien rataimpulssimomenttia ja kulmaa informaation koodaamiseen yleisesti käytetyn valon polarisaation sijaan.