Η ασφαλής επικοινωνία είναι ένα σημαντικό και προκλητικό θέμα για την παγκόσμια ανταλλαγή ψηφιακών δεδομένων και διασφαλίζει την αλληλεπίδραση των συσκευών του Internet of Things καθώς και των ιδιωτικών μηνυμάτων μεταξύ δύο μερών. Παράλληλα με τις προσπάθειες που καταβάλλονται για την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών, τα ασφαλή κρυπτογραφικά συστήματα είναι εξαιρετικά σημαντικά και αναπτύσσονται νέα σχήματα επικοινωνίας όπως η κβαντική κρυπτογραφία. Εκτός από την κβαντική κρυπτογραφία, η επικοινωνία χάους είναι ένας άλλος τομέας έρευνας που στοχεύει στην πραγματοποίηση της ασφαλούς μεταφοράς πληροφοριών με βάση τους φυσικούς νόμους εκμεταλλευόμενοι δύο χαοτικά λέιζερ και τον συγχρονισμό τους, παρέχοντας έτσι ένα μέτρο ασφάλειας απευθείας στο φυσικό στρώμα. Τι θα μπορούσαν να είναι νέες προσεγγίσεις; Εμείς, μια ομάδα από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Ντάρμσταντ, ακολουθήσαμε μια διαφορετική προσέγγιση με βάση την εμπειρία μας στην επικοινωνία χάους και στη συσχετισμένη μετρολογία φωτονίων. Η ιδέα μας βασίζεται σε τρεις επιστημονικές έννοιες: ασφαλή επικοινωνία. κβαντική οπτική στο πνεύμα των συσχετισμών φωτονίων Hanbury-Brown και Twiss, εδώ με την έννοια των σχεδίων μετρολογίας φαντασμάτων. και κλασική οπτική στο πνεύμα του φορμαλισμού πόλωσης Stokes και της σφαίρας Poincaré. Εκμετάλλευση συσχετισμών και μη πολωμένου φωτός Καταλήξαμε και συνειδητοποιήσαμε μια προσέγγιση για ένα σχήμα κωδικοποίησης μηνυμάτων μεταξύ δύο μερών, που συνήθως ονομάζεται Alice και Bob, εκμεταλλευόμενοι ένα κάπως αντιδιαισθητικό θέμα: τη δυναμική κατάσταση πόλωσης του μη πολωμένου φωτός. Το μη πολωμένο φως μπορεί να γίνει κατανοητό ότι καταλαμβάνει δυναμικά όλο τον άπειρο αριθμό καταστάσεων πόλωσης στη σφαίρα Poincaré, ωστόσο, μέσα σε ένα στιγμιότυπο femtosecond είναι στάσιμο σε μια συγκεκριμένη κατάσταση πόλωσης στη σφαίρα Poincaré
Οπτικοποίηση του μη πολωμένου φωτός από τη σφαίρα Poincaré (που εκτείνεται από τι..........Αυτό το μοντέλο αναπαράστασης μη πολωμένου φωτός, μαζί με τις ιδιότητες συσχέτισης θερμικών εκπομπών, έχει χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη και την ανάκτηση ενός μηνύματος, πραγματοποιώντας έτσι επικοινωνία πόλωσης φαντασμάτων (GPC). Αυτό το όνομα έχει επιλεγεί κατ 'αναλογία με άλλους τρόπους φάντασμα (GM), δηλαδή, μετρολογίες που βασίζονται σε συσχετίσεις φωτονίων, στην περίπτωσή μας, με την έννοια των κλασικών δίδυμων φωτονίων. Αρχικά, διερευνήσαμε τον συντελεστή συσχέτισης έντασης g (2) (t) κλασικής μη πολωμένης, ευρυζωνικής ενισχυμένης αυθόρμητης εκπομπής (ASE) φωτός που εκπέμπεται από ενισχυτή ινών με νάρκωση erbium (EDFA) σε μήκος κύματος τηλεπικοινωνιών 1550 nm χειραγωγώντας τον στιγμιαίο του κατάσταση πόλωσης, χρησιμοποιώντας διάφορα οπτικά πόλωσης στις διαδρομές δέσμης μιας ρύθμισης πολωσιμετρίας φαντασμάτων Hanbury-Brown και Twiss, χρησιμοποιώντας εξαιρετικά γρήγορη απορρόφηση δύο φωτονίων σε ένα σωλήνα φωτοπολλαπλασιαστή. Οι παρατηρούμενες τροποποιήσεις κατάστασης πόλωσης δεν είναι μόνο σε εξαιρετική συμφωνία με ένα αναλυτικό μοντέλο που βασίζεται στη δυναμική του φορέα Stokes και ένα πρωτόκολλο Glauber για το g (2) (t), αλλά μας επέτρεψαν να προχωρήσουμε προς την πραγματοποίηση ενός σχήματος κωδικοποίησης μηνύματος εκμεταλλευόμενοι τους
Η πειραματική ρύθμιση για την επίδειξη επικοινωνίας φαντασμάτων μεταξύ της Αλίκης και του Μπομπ εκμεταλλευόμενοι συσχετισμούς πόλωσης μη πολωμένου θερμικού φωτός από ενισχυτή ίνας με προσθήκη erbium (EDFA). Πίστωση: Wolfgang Elsäßer και Markus Rosskopf Προς επικοινωνία πόλωσης φαντασμάτων Το ήμισυ της κλασικά συσχετισμένης δέσμης φωτονίων αποστέλλεται μέσω του διαχωριστή δέσμης (BS) από τον Bob στην Άλις. Αλλάζοντας την κατάσταση στιγμιαίας πόλωσης χρησιμοποιώντας πλάκα μισού κύματος (HWP, βλέπε σχήμα), η Αλίκη κωδικοποιεί ένα μήνυμα μέσω της γωνιακής της θέσης και στη συνέχεια μεταδίδει αυτήν την κατάσταση πόλωσης τροποποιημένη στο μήνυμα πίσω στον Μπομπ. Το καμουφλαρισμένο μήνυμα μπορεί να ανακτηθεί με μοναδικό τρόπο από τον Μπομπ να μετρήσει τους συσχετισμούς δεύτερης τάξης της τροποποιημένης κατάστασης στιγμιαίας πόλωσης με τη συσχετισμένη δέσμη φωτός αναφοράς. Χρησιμοποιώντας τον συμφωνημένο πίνακα κωδικοποίησης του σχήματος επικοινωνίας, είναι σε θέση να ανακτήσει τις τιμές bit (μηδέν ή μία, βλ. Εικόνα) του κωδικοποιημένου μηνύματος από τη γνώση της γωνίας του τετραγωνικού κύματος (QWP, βλέπε σχήμα) και το μετρούμενο g (2)(t) τιμή. Αυτή η πρώτη επίδειξη απόδειξης αρχής καθιερώνει έναν καμουφλαρισμένο, ασφαλή σύνδεσμο επικοινωνίας μεταξύ δύο μερών απευθείας στο φυσικό στρώμα με βάση τους συσχετισμούς πόλωσης του κλασικού φωτός. Το Ghost κινείται προς την επικοινωνία: Τα συσχετισμένα μη πολωμένα φωτόνια επιτρέπουν την ασφαλή επικοινωνία που καλύπτεται Η πραγματική επικοινωνία απόδειξης αρχής μεταξύ του Μπομπ και της Αλίκης απεικονίζεται ως προς τον πίνακα κωδικοποίησης για τα ψηφία "0" και "1". Πίστωση: Wolfgang Elsäßer και Markus Rosskopf Τι θα κρατήσει το μέλλον; Το GPC συμπληρώνει την κβαντογραφία κβαντικής και χάους αντίστοιχα, γονιμοποιώντας έτσι την ανταλλαγή και τη συζήτηση μεταξύ αυτών των πεδίων. Η αναλογία με την απεικόνιση φαντασμάτων και τη φασματοσκοπία φαντασμάτων αναμένεται να προωθήσει μια βαθύτερη κατανόηση που μπορεί να οδηγήσει σε άλλες πραγματικές εφαρμογές χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα GM. Ο επικεφαλής της ομάδας, καθηγητής Wolfgang Elsaesser, λέει, "Είναι η πρώτη φορά που ένας GM προσφέρει υποτιθέμενες ποιοτικές βελτιώσεις έναντι εφαρμογών μετρολογίας χωρίς φάντασμα. Το GPC είναι δυνατό μόνο λόγω της ανάκτησης μιας καλυμμένης κατάστασης πόλωσης μέσω συσχετίσεων. περιμένετε ότι η πραγματοποίηση αυτής της συσχετισμένης μορφής φωτονίων όχι μόνο ανοίγει νέους δρόμους για τρόπους φάντασμα γενικά, αλλά προσφέρει επίσης νέα εικόνα για την πόλωση, ακόμη περισσότερο από 175 χρόνια μετά τον Sir Gabriel Stokes, τον πατέρα της πόλωσης. " Αυτή η ιστορία είναι μέρος του Science X Dialog , όπου οι ερευνητές μπορούν να αναφέρουν ευρήματα από τα δημοσιευμένα ερευνητικά τους άρθρα. Επισκεφθείτε αυτήν τη σελίδα για πληροφορίες σχετικά με το ScienceX Dialog και πώς να συμμετάσχετε. Εξερευνήστε περαιτέρω: Μη πολωμένη παραγωγή ενός φωτονίου με πραγματική τυχαιότητα από το διαμάντι Περισσότερες πληροφορίες: Markus Rosskopf, Till Mohr και Wolfgang Elsäßer, "Ghost Polarization Communication", Phys. Αναθ. Εφαρμοσθέν 13, 034062 (2020) · https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.034062 S. Hartmann, και W. Elsäßer, "Μια νέα πηγή αυθόρμητης ενισχυμένης πηγής φωτός εκπομπής ημιαγωγών, πλήρως συνεκτικής ενισχυμένης για απεικόνιση φάντασμα", Sci. Rep ., Τομ. 7, 41866 (2017); DOI: 10.1038 / srep41866 P. Janassek, S. Blumenstein και W. Elsäßer, "Ghost Spectroscopy with Classical Thermal Light Emission by a Superluminescent Diode", Phys. Rev. Appl ., Τόμος. 9, 021001 (2018); DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.9.021001 P. Janassek, S. Blumenstein και W. Elsäßer, "Ανάκτηση μιας κρυμμένης πόλωσης από την πολωσιμετρία των φαντασμάτων", Opt. Lett ., Τομ. 43 (4), 883-886 (2018); DOI: 10.1364 / OL.43.000883 A. Shevchenko, M. Roussey, A. Friberg and T. Setälä, "Χρόνος πόλωσης του μη πολωμένου φωτός", Optica , Vol. 4 (1), (2017); DOI: 10.1364 / OPTICA.4.000064 Για την ομάδα οπτικών ημιαγωγών στο Technische Universitaet Darmstadt, παρακαλούμε δείτε: http://www.hlo.iap.tu-darmstadt.de Βιογραφικό: Ο καθηγητής Wolfgang Elsaesser είναι επικεφαλής της ομάδας οπτικών ημιαγωγών (SCO) στο Τμήμα Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πολυτεχνείου του Ντάρμσταντ της Γερμανίας. Έχει μακρόχρονη πείρα στη Φυσική Ημιαγωγών, τη Φωτονική και την Κβαντική Οπτική. Ο Markus Rosskpf είναι ερευνητής που εργάζεται στην ομάδα SCO. 12
.. Η πειραματική ρύθμιση για την επίδειξη επικοινωνίας φαντασμάτων μεταξύ της Αλίκης και του Μπομπ εκμεταλλευόμενοι συσχετισμούς πόλωσης μη πολωμένου θερμικού φωτός από ενισχυτή ίνας με προσθήκη erbium (EDFA). Πίστωση: Wolfgang Elsäßer και Markus Rosskopf Προς επικοινωνία πόλωσης φαντασμάτων Το ήμισυ της κλασικά συσχετισμένης δέσμης φωτονίων αποστέλλεται μέσω του διαχωριστή δέσμης (BS) από τον Bob στην Άλις. Αλλάζοντας την κατάσταση στιγμιαίας πόλωσης χρησιμοποιώντας πλάκα μισού κύματος (HWP, βλέπε σχήμα), η Αλίκη κωδικοποιεί ένα μήνυμα μέσω της γωνιακής της θέσης και στη συνέχεια μεταδίδει αυτήν την κατάσταση πόλωσης τροποποιημένη στο μήνυμα πίσω στον Μπομπ. Το καμουφλαρισμένο μήνυμα μπορεί να ανακτηθεί με μοναδικό τρόπο από τον Μπομπ να μετρήσει τους συσχετισμούς δεύτερης τάξης της τροποποιημένης κατάστασης στιγμιαίας πόλωσης με τη συσχετισμένη δέσμη φωτός αναφοράς. Χρησιμοποιώντας τον συμφωνημένο πίνακα κωδικοποίησης του σχήματος επικοινωνίας, είναι σε θέση να ανακτήσει τις τιμές bit (μηδέν ή μία, βλ. Εικόνα) του κωδικοποιημένου μηνύματος από τη γνώση της γωνίας του τετραγωνικού κύματος (QWP, βλέπε σχήμα) και το μετρούμενο g (2)(t) τιμή. Αυτή η πρώτη επίδειξη απόδειξης αρχής καθιερώνει έναν καμουφλαρισμένο, ασφαλή σύνδεσμο επικοινωνίας μεταξύ δύο μερών απευθείας στο φυσικό στρώμα με βάση τους συσχετισμούς πόλωσης του κλασικού φωτός. Το Ghost κινείται προς την επικοινωνία: Τα συσχετισμένα μη πολωμένα φωτόνια επιτρέπουν την ασφαλή επικοινωνία που καλύπτεται Η πραγματική επικοινωνία απόδειξης αρχής μεταξύ του Μπομπ και της Αλίκης απεικονίζεται ως προς τον πίνακα κωδικοποίησης για τα ψηφία "0" και "1". Πίστωση: Wolfgang Elsäßer και Markus Rosskopf Τι θα κρατήσει το μέλλον; Το GPC συμπληρώνει την κβαντογραφία κβαντικής και χάους αντίστοιχα, γονιμοποιώντας έτσι την ανταλλαγή και τη συζήτηση μεταξύ αυτών των πεδίων. Η αναλογία με την απεικόνιση φαντασμάτων και τη φασματοσκοπία φαντασμάτων αναμένεται να προωθήσει μια βαθύτερη κατανόηση που μπορεί να οδηγήσει σε άλλες πραγματικές εφαρμογές χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα GM. Ο επικεφαλής της ομάδας, καθηγητής Wolfgang Elsaesser, λέει, "Είναι η πρώτη φορά που ένας GM προσφέρει υποτιθέμενες ποιοτικές βελτιώσεις έναντι εφαρμογών μετρολογίας χωρίς φάντασμα. Το GPC είναι δυνατό μόνο λόγω της ανάκτησης μιας καλυμμένης κατάστασης πόλωσης μέσω συσχετίσεων. περιμένετε ότι η πραγματοποίηση αυτής της συσχετισμένης μορφής φωτονίων όχι μόνο ανοίγει νέους δρόμους για τρόπους φάντασμα γενικά, αλλά προσφέρει επίσης νέα εικόνα για την πόλωση, ακόμη περισσότερο από 175 χρόνια μετά τον Sir Gabriel Stokes, τον πατέρα της πόλωσης. " Αυτή η ιστορία είναι μέρος του Science X Dialog , όπου οι ερευνητές μπορούν να αναφέρουν ευρήματα από τα δημοσιευμένα ερευνητικά τους άρθρα. Επισκεφθείτε αυτήν τη σελίδα για πληροφορίες σχετικά με το ScienceX Dialog και πώς να συμμετάσχετε. Εξερευνήστε περαιτέρω: Μη πολωμένη παραγωγή ενός φωτονίου με πραγματική τυχαιότητα από το διαμάντι Περισσότερες πληροφορίες: Markus Rosskopf, Till Mohr και Wolfgang Elsäßer, "Ghost Polarization Communication", Phys. Αναθ. Εφαρμοσθέν 13, 034062 (2020) · https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.034062 S. Hartmann, και W. Elsäßer, "Μια νέα πηγή αυθόρμητης ενισχυμένης πηγής φωτός εκπομπής ημιαγωγών, πλήρως συνεκτικής ενισχυμένης για απεικόνιση φάντασμα", Sci. Rep ., Τομ. 7, 41866 (2017); DOI: 10.1038 / srep41866 P. Janassek, S. Blumenstein και W. Elsäßer, "Ghost Spectroscopy with Classical Thermal Light Emission by a Superluminescent Diode", Phys. Rev. Appl ., Τόμος. 9, 021001 (2018); DOI: 10.1103 / PhysRevApplied.9.021001 P. Janassek, S. Blumenstein και W. Elsäßer, "Ανάκτηση μιας κρυμμένης πόλωσης από την πολωσιμετρία των φαντασμάτων", Opt. Lett ., Τομ. 43 (4), 883-886 (2018); DOI: 10.1364 / OL.43.000883 A. Shevchenko, M. Roussey, A. Friberg and T. Setälä, "Χρόνος πόλωσης του μη πολωμένου φωτός", Optica , Vol. 4 (1), (2017); DOI: 10.1364 / OPTICA.4.000064 Για την ομάδα οπτικών ημιαγωγών στο Technische Universitaet Darmstadt, παρακαλούμε δείτε: http://www.hlo.iap.tu-darmstadt.de Βιογραφικό: Ο καθηγητής Wolfgang Elsaesser είναι επικεφαλής της ομάδας οπτικών ημιαγωγών (SCO) στο Τμήμα Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πολυτεχνείου του Ντάρμσταντ της Γερμανίας. Έχει μακρόχρονη πείρα στη Φυσική Ημιαγωγών, τη Φωτονική και την Κβαντική Οπτική. Ο Markus Rosskpf είναι ερευνητής που εργάζεται στην ομάδα SCO. 12 μετοχές Το GPC συμπληρώνει την κβαντογραφία κβαντικής και χάους αντίστοιχα, γονιμοποιώντας έτσι την ανταλλαγή και τη συζήτηση μεταξύ αυτών των πεδίων. Η αναλογία με την απεικόνιση φαντασμάτων και τη φασματοσκοπία φαντασμάτων αναμένεται να προωθήσει μια βαθύτερη κατανόηση που μπορεί να οδηγήσει σε άλλες πραγματικές εφαρμογές χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα GM. Ο επικεφαλής της ομάδας, καθηγητής Wolfgang Elsaesser, λέει, "Είναι η πρώτη φορά που ένας GM προσφέρει υποτιθέμενες ποιοτικές βελτιώσεις έναντι εφαρμογών μετρολογίας χωρίς φάντασμα. Το GPC είναι δυνατό μόνο λόγω της ανάκτησης μιας καλυμμένης κατάστασης πόλωσης μέσω συσχετίσεων. περιμένετε ότι η πραγματοποίηση αυτής της συσχετισμένης μορφής φωτονίων όχι μόνο ανοίγει νέους δρόμους για τρόπους φάντασμα γενικά, αλλά προσφέρει επίσης νέα εικόνα για την πόλωση, ακόμη περισσότερο από 175 χρόνια μετά τον Sir Gabriel Stokes, τον πατέρα της πόλωσης. "
No comments:
Post a Comment