Kvantkommunikation, vilket garanterar absolut datasäkerhet, är en av de mest avancerade grenarna av den "andra kvantrevolutionen". I kvantkommunikation, de deltagande parterna kan upptäcka alla försök till avlyssning genom att tillgripa den grundläggande principen för kvantmekanik - en mätning påverkar den uppmätta kvantiteten. Således, blotta existensen av en avlyssning kan upptäckas genom att identifiera de spår som hans mätningar av kommunikationskanalen lämnar efter sig.

Den största nackdelen med kvantkommunikation idag är den långsamma hastigheten för dataöverföring, som begränsas av den hastighet med vilken parterna kan utföra kvantmätningar.

Forskare vid Bar-Ilan University har tagit fram en metod som övervinner denna "hastighetsbegränsning", och möjliggör en ökning av dataöverföringshastigheten med mer än 5 storleksordningar! Deras resultat publicerades idag i tidningen Naturkommunikation .

Homodyne -upptäckt är en hörnsten i kvantoptiken, fungerar som ett grundläggande verktyg för behandling av kvantinformation. Dock, standarden homodyne -metoden lider av en stark bandbreddsbegränsning. Medan kvanteoptiska fenomen, utnyttjas för kvantkommunikation, kan enkelt spänna över en bandbredd på många THz, standardbehandlingsmetoderna för denna information är i sig begränsade till det elektroniskt tillgängliga MHz-till-GHz-intervallet, lämnar ett dramatiskt gap mellan de relevanta optiska fenomen som används för att bära kvantinformationen, och förmågan att mäta den. Således, den hastighet med vilken kvantinformation kan bearbetas är starkt begränsad.

I deras arbete, forskarna ersätter den elektriska olineariteten som fungerar som hjärtat för homodyne -upptäckt, som omvandlar den optiska kvantinformationen till en klassisk elektrisk signal, med en direkt optisk olinearitet, omvandla kvantinformationen till en klassisk optisk signal. Således, mätningens utsignal förblir i den optiska regimen, och bevarar de enorma bandbreddens optiska fenomen.

"Vi erbjuder en direkt optisk mätning som bevarar informationsbandbredden, i stället för en elektrisk mätning som äventyrar bandbredden för den kvantoptiska informationen, "säger Dr Yaakov Shaked, som genomförde forskningen under sin doktorsexamen studier i labbet av prof. Avi Pe'er. För att demonstrera denna idé, forskarna gör en samtidig mätning av ett ultrabredbandigt kvantoptiskt tillstånd, sträcker sig över 55THz, presenterar icke-klassiskt beteende över hela spektrumet. En sådan mätning, med standardmetod, skulle vara praktiskt taget omöjligt.

Forskningen utfördes genom ett samarbete mellan Quantum Optics Labs av prof. Avi Pe'er och prof. Michael Rosenbluh, tillsammans med Yoad Michael, Dr Rafi Z. Vered och Leon Bello vid Institutionen för fysik och Institutet för nanoteknik och avancerade material vid Bar-Ilan University.

Denna nya form av kvantmätning är också relevant för andra grenar av den "andra kvantrevolutionen", som kvantberäkning med superkrafter, kvantavkänning med superkänslighet, och kvantbildning med superupplösning.