Los datos viajan a través de miles de millas de cables de fibra óptica debajo de los océanos del mundo, a través de pulsos de luz. Y según los expertos, los datos en estos cables corren un gran riesgo de ser interceptados. Sin embargo, un peine de frecuencia recientemente diseñado:desarrollado recientemente por investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC, podría ser una herramienta eficaz para el cifrado de datos.
Los investigadores Andrea M. Armani, Xiaoqin Shen, Rigoberto Castro Beltrán, Vinh M. Diep y Soheil Soltani han inventado un nuevo método para crear un peine de frecuencia, una herramienta que aumenta las aplicaciones potenciales de los láseres al convertir una sola longitud de onda enmúltiples longitudes de onda, creando efectivamente decenas a cientos de láseres desde un solo láser. El nuevo peine de frecuencia es del tamaño de un cabello humano en comparación con los peines de frecuencia tradicionales que pueden ser tan grandes como el refrigerador de un apartamento. Más importante aún, el peine recién generado requiere 1000xmenos potencia para operar, lo que permite aplicaciones móviles.
El estado actual de la técnica se basa en sistemas de materiales utilizados tradicionalmente en microelectrónica, como el silicio. Al reemplazar estos materiales con moléculas orgánicas o basadas en carbono, el equipo de investigación dirigido por un posdoctorado siguió un enfoque fundamentalmente diferente.Una sola capa de una molécula orgánica de 25 átomos en la superficie de un láser, los peines de frecuencia se demostraron con una reducción de potencia 1000x.
El profesor Armani, Presidente de Ray Irani en Ingeniería y Ciencias de los Materiales en la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC, compara el cambio de silicio convencional a materiales orgánicos como análogo al cambio de "gas a eléctrico". En el nivel más básico, elEl proceso que permite que se genere el peine es claramente diferente en las dos clases de materiales.
"Los materiales ópticos orgánicos ya han transformado la industria electrónica, dando lugar a televisores y pantallas de teléfonos celulares más livianos y de menor potencia, pero los intentos previos de interactuar directamente estos materiales con láseres tropezaron", dijo Armani, "Resolvimos el desafío de la interfaz. Debido a nuestro enfoquese puede aplicar a una amplia gama de materiales orgánicos y tipos de láser, las posibilidades futuras son muy emocionantes ".
Oportunidad para el cifrado óptico de datos:
Las primeras aplicaciones de los peines de frecuencia se centraron en la detección de trazas de productos químicos y el mantenimiento del tiempo de alta precisión. Sin embargo, recientemente, ha surgido una nueva aplicación de gran importancia para la sociedad: la criptografía cuántica.
Términos como ciberseguridad y cifrado cuántico solían ser las líneas argumentales de los thrillers de acción y las películas de Bond, pero con el advenimiento de las criptomonedas e IoT, la conciencia de la ciberseguridad se ha trasladado de la pantalla plateada a la corriente principal. ¿Cómo pueden los peines de frecuencia?¿Contribuir? La respuesta radica en cómo se transmiten los datos y cómo funciona la criptografía cuántica.
Cuando una señal de datos viaja a su destino, se empaqueta como una carta en un sobre cerrado. Al igual que cualquier cerradura, algunas son más fáciles de descifrar que otras, y los esfuerzos de cifrado actuales se han centrado en crear cerraduras cada vez más complejas y dinámicas.Sin embargo, una limitación fundamental con muchos enfoques actuales es que no es posible detectar cuándo ha fallado un cifrado.
El cifrado cuántico presenta un enfoque alternativo. No solo se pueden implementar claves más complejas, sino que las intrusiones son evidentes de inmediato a través de cambios en la señal de datos transmitida.
Si bien se están aplicando muchas estrategias para permitir la criptografía cuántica, uno de los principales contendientes se basa en un fenómeno llamado entrelazamiento de fotones. Se deben crear pares de fotones enredados exactamente al mismo tiempo con exactamente las mismas propiedades. ¿Suena imposible? Ingrese la frecuenciapeines
El primer paso para formar el peine de frecuencia ocurre cuando el láser primario genera un par secundario de longitudes de onda. Sin embargo, debido a la conservación de energía, una longitud de onda debe tener una energía más alta y una longitud de onda debe tener una energía más baja. Además, las energías deben sumarse aser exactamente igual al láser primario, y las dos nuevas longitudes de onda deben aparecer exactamente al mismo tiempo. Por lo tanto, los generadores de peine de frecuencia pueden verse como generadores de fotones enredados.
Si bien la reducción del tamaño y los requisitos de potencia del peine de frecuencia fueron obstáculos técnicos clave, quedan muchos desafíos de integración y fabricación antes de que la criptografía cuántica en plataformas portátiles sea común.
Armani, miembro de la facultad en el nuevo Centro de USC Michelson para Biociencia Convergente, indicó que además del importante papel que podría desempeñar el cifrado cuántico para asegurar nuestra información de salud en el futuro, los peines de frecuencia también se están utilizando para mejorar la detección debiomarcadores de cáncer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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