Des chercheurs démontrent un transfert d’informations sécurisé à l’aide de corrélations spatiales dans des faisceaux de lumière enchevêtrés quantiques

La lumière peut être utilisée pour coder des informations pour une transmission à haut débit, une communication longue distance et plus encore. Mais pour une communication sécurisée, le codage de grandes quantités d’informations à la lumière présente des défis supplémentaires pour garantir la confidentialité et l’intégrité des données transférées.

Alberto Marino, professeur présidentiel Ted S. Webb au Homer L. Dodge College of Arts, a dirigé la recherche avec le doctorant de l’OU et le premier auteur de l’étude, Gaurav Nirala, et les co-auteurs Siva T. Pradyumna et Ashok Kumar. Marino occupe également des postes au Centre de recherche et de technologie quantiques de l’OU et au Centre des sciences quantiques du Laboratoire national d’Oak Ridge.

“L’idée derrière le projet est de pouvoir utiliser les propriétés spatiales de la lumière pour coder de grandes quantités d’informations, tout comme la façon dont une image contient des informations. Cependant, pour pouvoir le faire d’une manière compatible avec les réseaux quantiques pour un transfert d’informations sécurisé. Lorsque vous considérez une image, elle peut être construite en combinant des modèles spatiaux de base connus sous le nom de modes, et selon la façon dont vous combinez ces modes, vous pouvez modifier l’image ou les informations codées », a déclaré Marino.

“Ce que nous faisons ici de nouveau et de différent, c’est que nous n’utilisons pas seulement ces modes pour encoder des informations, nous utilisons les corrélations entre eux”, a-t-il ajouté. “Nous utilisons les informations supplémentaires sur la façon dont ces modes sont liés pour coder les informations.”

Les chercheurs ont utilisé deux faisceaux de lumière enchevêtrés, ce qui signifie que les ondes lumineuses sont interconnectées avec des corrélations plus fortes que celles qui peuvent être obtenues avec la lumière classique et restent interconnectées malgré leur distance.

“L’avantage de l’approche que nous introduisons est que vous ne pouvez pas récupérer les informations codées à moins d’effectuer des mesures conjointes des deux faisceaux enchevêtrés”, a déclaré Marino. “Cela a des applications telles que la communication sécurisée, étant donné que si vous deviez mesurer chaque faisceau par lui-même, vous ne pourriez extraire aucune information. Vous devez obtenir les informations partagées entre les deux faisceaux et les combiner de la bonne manière. pour extraire les informations encodées.”

Grâce à une série d’images et de mesures de corrélation, les chercheurs ont démontré les résultats d’un codage réussi d’informations dans ces faisceaux de lumière enchevêtrés quantiques. Ce n’est que lorsque les deux faisceaux ont été combinés à l’aide des méthodes prévues que les informations se sont résolues en informations reconnaissables codées sous la forme d’images.

“Le résultat expérimental décrit comment on peut transférer des motifs spatiaux d’un champ optique à deux nouveaux champs optiques générés à l’aide d’un processus de mécanique quantique appelé mélange à quatre ondes”, a déclaré Nirala. “Le modèle spatial codé peut être récupéré uniquement par des mesures conjointes des champs générés. Un aspect intéressant de cette expérience est qu’elle offre une nouvelle méthode de codage des informations à la lumière en modifiant la corrélation entre les différents modes spatiaux sans affecter les corrélations temporelles.”

“Ce que cela pourrait permettre, en principe, est la capacité d’encoder et de transmettre en toute sécurité beaucoup d’informations en utilisant les propriétés spatiales de la lumière, tout comme la façon dont une image contient beaucoup plus d’informations que simplement allumer et éteindre la lumière”, a déclaré Marino. a dit. “L’utilisation des corrélations spatiales est une nouvelle approche pour coder l’information.”

“Information encoding in the spatial correlations of intangled twin beams” a été publié dans Avancées scientifiques le 2 juin 2023.