Criptografia quntica demonstrada em ambiente real usando “tomos artificiais”

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/07/2024

Distribuio de chaves qunticas

Engenheiros alemes fizeram uma demonstrao em condies reais – usando uma rede de fibras pticas na cidade de Hannover – de um novo mtodo de segurana nas comunicaes virtualmente inquebrvel, porque fundamentado na fsica quntica.

Este avano pode revolucionar a forma como as informaes podem ser protegidas contra ameaas cibernticas, viabilizando muito mais cedo do que se imaginava as capacidades da criptografia quntica.

Os mtodos convencionais de criptografia dependem de algoritmos matemticos complexos e dos limites do poder computacional atual. No entanto, com o surgimento dos computadores qunticos, estes mtodos esto se tornando cada vez mais vulnerveis, gerando o que os especialistas em segurana chamam de Apocalipse Quntico.

A alternativa est na distribuio de chaves qunticas, ou QKD (Quantum Key Distribution), uma tecnologia que tira proveito das propriedades exclusivas da fsica quntica para proteger a transmisso de dados. Ao usar ftons nicos como portadores das chaves, esta tcnica garante que qualquer tentativa de interceptar a comunicao ser detectada imediatamente, j que a prpria tentativa introduz erros no sinal.

Este mtodo vem sendo continuamente otimizado ao longo dos anos, mas o estabelecimento de grandes redes tem sido um desafio devido s limitaes das fontes de luz quntica desenvolvidas at agora, que so necessrias para emitir ftons individuais altamente padronizados.

Mapa e detalhes do experimento, que se diferenciou das demonstraes anteriores por usar pontos qunticos como fontes de ftons nicos.
[Imagem: Jingzhong Yang et al. – 10.1038/s41377-024-01488-0]

Pontos qunticos como fonte de ftons nicos

Jingzhong Yang e seus colegas das universidades de Hannover e Stuttgart, e do Instituto Federal Fsico e Tcnico (PTB), agora fizeram progressos significativos neste campo.

Em vez de depender dos equipamentos disponveis, que ainda no so bons o quanto se gostaria, a equipe usou pontos qunticos como fontes de ftons nicos – sim, os mesmos semicondutores que esto servindo como pxeis das telas mais modernas. Os pontos qunticos tambm emitem ftons nicos, cuja polarizao pode ser controlada, algo fundamental para a distribuio de chaves qunticas.

O teste rendeu altas taxas de transmisso segura de chaves em uma distncia de 79 quilmetros, usando um link de comunicao quntica entre Hannover e Braunschweig.

“Ns trabalhamos com pontos qunticos, que so estruturas minsculas semelhantes a tomos, mas adaptadas s nossas necessidades. Pela primeira vez, usamos esses ‘tomos artificiais’ em um experimento de comunicao quntica entre duas cidades diferentes,” disse o professor Fei Ding. “H alguns anos, apenas sonhvamos em usar pontos qunticos em cenrios de comunicao quntica do mundo real. Hoje, estamos entusiasmados por demonstrar o seu potencial para muitas mais experincias e aplicaes fascinantes no futuro, avanando em direo a uma ‘internet quntica’.”

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