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Pesquisadores da Universidade de Oklahoma conduziram um estudo recentemente publicado na Avanços da Ciência que prova o princípio de usar correlações espaciais em feixes de luz emaranhados quânticos para codificar informações e permitir sua transmissão segura.
A luz pode ser usada para codificar informações para transmissão de alta taxa de dados, comunicação de longa distância e muito mais. Mas para uma comunicação segura, a codificação de grandes quantidades de informações na luz apresenta desafios adicionais para garantir a privacidade e a integridade dos dados que estão sendo transferidos.
Alberto Marino, o Ted S. Webb Professor Presidencial no Homer L. Dodge College of Arts, liderou a pesquisa com o aluno de doutorado da OU e primeiro autor do estudo, Gaurav Nirala, e os co-autores Siva T. Pradyumna e Ashok Kumar. Marino também ocupa cargos no Centro de Pesquisa e Tecnologia Quântica da OU e no Centro de Ciência Quântica do Oak Ridge National Laboratory.
“A ideia por trás do projeto é poder usar as propriedades espaciais da luz para codificar grandes quantidades de informação, assim como uma imagem contém informações. para transferência segura de informações. Quando você considera uma imagem, ela pode ser construída combinando padrões espaciais básicos conhecidos como modos e, dependendo de como você combina esses modos, pode alterar a imagem ou a informação codificada”, disse Marino.
“O que estamos fazendo aqui de novo e diferente é que não estamos apenas usando esses modos para codificar informações; estamos usando as correlações entre eles”, acrescentou. “Estamos usando as informações adicionais sobre como esses modos estão vinculados para codificar as informações”.
Os pesquisadores usaram dois feixes de luz emaranhados, o que significa que as ondas de luz estão interconectadas com correlações mais fortes do que aquelas que podem ser alcançadas com a luz clássica e permanecem interconectadas apesar da distância.
“A vantagem da abordagem que introduzimos é que você não é capaz de recuperar as informações codificadas, a menos que realize medições conjuntas dos dois feixes emaranhados”, disse Marino. “Isso tem aplicações como comunicação segura, já que se você medir cada feixe sozinho, não conseguirá extrair nenhuma informação. É preciso obter as informações compartilhadas entre os dois feixes e combiná-las da maneira certa para extrair a informação codificada.”
Por meio de uma série de imagens e medições de correlação, os pesquisadores demonstraram resultados de codificação bem-sucedida de informações nesses feixes de luz emaranhados quânticos. Somente quando os dois feixes foram combinados usando os métodos pretendidos, a informação se transformou em informação reconhecível codificada na forma de imagens.
“O resultado experimental descreve como alguém pode transferir padrões espaciais de um campo óptico para dois novos campos ópticos gerados usando um processo de mecânica quântica chamado mistura de quatro ondas”, disse Nirala. “O padrão espacial codificado pode ser recuperado apenas por medições conjuntas de campos gerados. Um aspecto interessante deste experimento é que ele oferece um novo método de codificação de informações na luz, modificando a correlação entre vários modos espaciais sem afetar as correlações de tempo.”
“O que isso pode permitir, em princípio, é a capacidade de codificar e transmitir com segurança muitas informações usando as propriedades espaciais da luz, assim como uma imagem contém muito mais informações do que apenas ligar e desligar a luz”, Marino disse. “Usar as correlações espaciais é uma nova abordagem para codificar informações.”
“Codificação de informações nas correlações espaciais de feixes gêmeos emaranhados” foi publicado em Avanços da Ciência em 2 de junho de 2023.
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