“分类结”：用于编码信息的光学框架结

在这项工作中产生的框架结的顶视图。

在一个世界上，与以色列科学家合作的渥太华大学的研究人员能够在实验室中创造光学框架，可能适用于现代技术。他们的作品打开了分布秘密加密密钥的新方法的门 - 用于加密和解密数据，确保安全通信和保护私人信息。本集团最近在自然通信中发表了他们的研究结果。

“这根本是重要的，特别是从拓扑专注的角度来看，由于框架结为拓扑量子计算的平台，”高级作者“渥太华大学”结构光明的eBrahim Karimi教授eBrahim Karimi教授。

“另外，我们使用这些非普通光学结构作为信息载波，并且为经典通信开发了一种安全协议，其中信息在这些框内编码。”

这个概念

研究人员表明了一个简单的自动课程，帮助我们更好地了解框架结，这些三维物体也可以描述为表面。

“拿一条狭窄的纸条并试图制作结，”MIT的第一个作者雨披和当前博士学生说。

“得到的物体被称为框架结，并且具有非常有趣和重要的数学特征。”

框架结中框架辫状辫状的加密方案。通过依赖于主要分解的过程，可以使用结的结和一对数字来恢复加密的编织。

该小组试图达到相同的结果，而是在光束内，这呈现出更高的难度。在几次尝试（和看起来更像打结的结）后，该组出现了他们正在寻找的东西：一个有打结的色带结构，它是框架结的典型。

“为了添加这个功能区，我们的团队依赖于操纵光的矢量性质的光束整形技巧，”雨果拉科克解释道。“通过沿着”未犯的“光学结的光场的振荡方向来改变光场的振荡方向，我们能够通过”胶合“将框架分配给后者的框架，这些振荡场追踪的线。”

根据研究人员，结构化光束被广泛利用用于编码和分发信息。

“到目前为止，这些应用仅限于物理量，可以通过在特定位置观察光束来识别，”这项研究的Uottawa博士战略和共同作者，alessio d'Errico博士说。

“我们的作品表明，与素数分解的功能区定向的曲折的数量可用于提取结的所谓的”编织表示“。”

在光束内产生的框架三叶织机的重建结构的再现。

“这些对象的结构特征可用于指定量子信息处理程序，”雨果Larocque添加。“在这种计划希望保密的情况下，在传播各方之间的秘密时，人们需要一种加密这一”编织“并稍后解密的手段。我们的工作通过建议使用我们的光学框架作为加密对象来解决这些问题，这些程序可以稍后通过我们还介绍的编织提取方法恢复。“

“这是第一次，这些复杂的3D结构已被利用以开发用于分发秘密加密密钥的新方法。此外，在利用量子计算，通信和耗散电子设备中利用拓扑概念存在广泛而强烈的兴趣。通过特定的拓扑特性描述了结，这是迄今为止未考虑的加密协议。“

起源

2018年项目背后的想法在2018年出现在克里特岛，希腊克里特岛科学会议上的讨论期间。

来自以色列的Neevev和Bar-Ilan大学Ben-Gurion大学的科学家们开发了素数编码协议。

然后，该项目越过了地中海和大西洋，然后结束了位于渥太华大学先进研究综合体的卡里米实验室前。这就是实验程序开发和进行的地方。然后分析所得到的数据，并通过专门设计的程序提取的编织结构。

应用程序

“目前的技术使我们能够以高精度操纵的可能性，表征光束的不同特征，例如强度，相位，波长和极化，”Hugo Larocque表示。“这允许以全光学方法对信息进行编码和解码信息。Quantum和古典加密协议已经设计利用这些不同的自由度。“

“我们的工作开辟了使用更复杂的拓扑结构，隐藏在激光束的传播中以分配秘密加密键。”

此外，我们开发的实验和理论技术可能有助于找到新的拓扑量子计算的新实验方法，这承诺超越了当前量子计算技术中的噪声相关问题，“埃布拉姆卡里米博士补充说。

最近在自然通信中公布了“光学框架结作为信息运营商”。

参考：By Hugo Larocque，Alessio D'Errico，Manuel F. Ferrer-Garcia，Avishy Carmi，Eliahu Cohen和Ebrahim Karimi，2020年10月9日，Irresio D'Errico，自然信息，Ilsessio D'Errico。
10.1038 / s41467-020-18792-z