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新型光脉冲数据加密技术 研究人员Andrea M. Armani，Xiaoqin Shen，Rigoberto Castro Beltran，Vinh M. Diep和Soheil Soltani发明了一种新型的频率梳工具，提高激光器的潜在的应用，可以实现转换多个波长到单波长的新方法，有效地创建几十到几百的激光从一个单一的激光。新的频率梳与传统的频率梳相比，就像一个是公寓的冰箱一样大，另一个是一个人类头发的大小。更重要的是，新生成1000多种频率梳只需要较少的功率运行，并能实现移动应用。  上图所示，是一个有机分子增强频率梳。一个单一的输入激光（左）进入球频率梳发生器包括一层有机分子（4-苯乙烯基）。在球内光的轨迹在几个纳秒内约有10000个，轨迹与分子会相互作用，并产生频率梳。 目前实现频率梳的技术主要依赖于传统的微电子材料系统，如硅。通过用碳或有机分子取代这些材料，博士后领导的研究小组采用了完全不同的方法。只需要一个单一层的25原子的有机分子的表面激光频率梳和少于1000倍的电力需求。 Armani教授是南加州大学维特比工程学院工程与材料科学的Ray Irani席教授，实现了传统的硅有机材料转变为类似于“气电的变化”过程的物质。“在最基本的层面上，这一过程使频率梳的实现是在两类明显不同的材料中实现的。” “有机光学材料已经改变了电子工业，可以实现更轻、低功耗的电视和手机显示器，但以前尝试直接接触这些材料时的一些激光相关研究跌跌撞撞，”Armani说，“我们解决了界面的挑战。因为我们的方法可以应用到广泛的有机材料和激光类型，未来的可能性是非常令人兴奋的。” 光学数据的加密技术 频率梳的首次应用主要集中在检测微量化学品和高精度时间保持。然而，最近出现了一个对社会有重大意义的新应用：量子密码术。 像以前是动作惊险片和邦德电影情节的网络安全和量子加密，但加密货币和物联网时代的到来，网络安全的意识已经从银幕搬到了主流。频率梳如何有助于数据加密呢？答案在于数据是如何传输的，量子密码是如何工作的。 当数据信号到达目的地时，它被封装成一个信封中的一个字母。与其他锁一样，有些锁比其他锁更容易破解，而当前的加密工作则集中在创建越来越复杂和动态的锁。然而，当前许多方法的一个基本限制是，不可能检测加密时何时失败的。 量子加密提供了另一种方法。不仅可以实现更复杂的密钥，而且通过传输数据信号的变化，任何的密码入侵立即被发现。 虽然正在进行许多策略以实现量子密码术，但最主要的竞争者之一是基于一种称为光子纠缠的现象。纠缠的光子必须在完全相同的时间内创建，具有完全相同的性质。听起来像是不可能？但加上频率梳就可以了。 形成频率梳的第一步是当初级激光器产生二阶波长。然而，由于能量守恒，一个波长必须具有更高的能量，一个波长必须具有更低的能量。另外，能量必须和主激光器完全相等，两个新的波长必须在同一时间出现。因此，频率梳发生器可以看作是纠缠光子发生器。 虽然减少频率梳的尺寸和功率要求是关键的技术障碍，但在便携式平台上的量子密码术之前，仍存在许多集成和制造挑战。 Armani是南加州大学新迈克尔逊生物科学中心的一名教员，他指出，除了量子加密在未来确保我们的医疗保健信息中所起的重要作用外，频率梳也被用来改善癌症生物标记物的检测。 原文来源：https://phys.org/news/2018-01-pulses-encrypt-cryptocurrencies.html（实验帮译） 分享到：
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