När datorer går framåt, krypteringsmetoder som för närvarande används för att hålla allt från finansiella transaktioner till militära hemligheter säkra kan snart vara värdelösa, tekniska experter varnar. Rapporterar idag i tidningen Natur , ett team av fysiker och ingenjörer under ledning av University of Texas vid Austin fysikprofessor Xiaoqin Elaine Li rapporterar att de har skapat ett material med ljusemitterande egenskaper som kan möjliggöra hacksäker kommunikation, garanteras av kvantmekanikens lagar.

Deras nya material, skapad genom att stapla två lager atomiskt tunna material, absorberar energi från ljus och avger nya fotoner, eller ljuspartiklar, på ett sådant sätt att forskarna tolkar materialet så att det innehåller tusentals identiska "en-fotonutsändare". Om det bekräftas, en sådan ny ljuskälla kan användas som en del av en ny, hack-säker metod för att säkra information. Andra forskare har skapat enkelfotonsändare, men ingen tidigare teknik har producerat en rad med tusentals identiska.

"Detta är ett mångårigt mål inom kvantinformationsvetenskap som aldrig har visats tidigare, "Li sa." Våra studier tyder på att detta mål kan uppnås i detta nya material. "

För att kommunicera säkert, information måste krypteras innan den skickas ut. Mottagaren behöver en nyckel för att dechiffrera det krypterade meddelandet. I vissa former av kryptografi, avsändaren sänder nyckeln en foton i taget. Eftersom en foton innehåller det minsta energipaketet som är möjligt för ljus, det kan inte delas upp i mindre paket. Om en hackare fångar upp fotonerna och försöker läsa informationen, nyckeln ändras och mottagaren kommer lätt att ta reda på det. Det är därför mycket effektiva enfotonemitrar är användbara i kvantkommunikationsapplikationer och alltmer nödvändiga, eftersom framstegen inom datorer kräver mer sofistikerade verktyg för att hålla kommunikationen säker.

"Om det saknas en foton, du vet att information fångas upp, "Sa Li.

De material som undersöks av teamet består av tvådimensionella kristallina ark som bara är några få atomer tjocka. Metoden för att skapa sådana ultratunna atomark är anmärkningsvärt enkel. Forskare använder sig av tejp för att avlägsna enskilda lager från en kristall. Genom att stapla två olika lager ovanpå varandra och rotera dem något i förhållande till varandra, forskarna skapade en konstgjord kristall med ett regelbundet åtskilt mönster av atomer. Ett sådant mönster är känt som en moirékristall, som lokaliserar elektroner i ett trångt utrymme i storleksordningen nanometer, ungefär tusen gånger mindre än en bakterie.

Forskarna har starka experimentella och teoretiska bevis på att deras nya material bildar en schackbräda med tusentals enkelfotonsändare, men upplösningen av deras utrustning har ännu inte tillåtit dem att bevisa det slutgiltigt. Som nästa steg, Li och hennes team kommer att samarbeta med andra forskare för att verifiera att de är, faktiskt, bilda enkelfotonsändare, samtidigt som materialets kvalitet fortsätter att förbättras.