Naarmate de computer vordert, versleutelingsmethoden die momenteel worden gebruikt om alles, van financiële transacties tot militaire geheimen, veilig te houden, kunnen binnenkort nutteloos zijn, technologie-experts waarschuwen. Vandaag verslag doen in het journaal Natuur , een team van natuurkundigen en ingenieurs onder leiding van de Universiteit van Texas in Austin, natuurkundeprofessor Xiaoqin Elaine Li, meldt dat ze een materiaal hebben gemaakt met lichtgevende eigenschappen dat hackbestendige communicatie mogelijk maakt, gegarandeerd door de wetten van de kwantummechanica.

Hun nieuwe materiaal, gemaakt door twee lagen atomair dunne materialen op elkaar te stapelen, absorbeert energie uit licht en zendt nieuwe fotonen uit, of lichtdeeltjes, op zo'n manier dat de onderzoekers interpreteren dat het materiaal duizenden identieke "single-photon emitters" bevat. Indien bevestigd, zo'n nieuwe lichtbron zou kunnen worden gebruikt als onderdeel van een nieuwe, hack-proof methode om informatie te beveiligen. Andere onderzoekers hebben single-photon emitters gemaakt, maar geen enkele eerdere technologie heeft een reeks van duizenden identieke voortgebracht.

"Dit is een al lang bestaand doel in de kwantuminformatiewetenschap dat nog nooit eerder is aangetoond, " zei Li. "Onze studies suggereren dat dit doel haalbaar kan zijn in dit nieuwe materiaal."

Om veilig te communiceren, informatie moet worden versleuteld voordat deze wordt verzonden. De ontvanger heeft een sleutel nodig om het versleutelde bericht te ontcijferen. In sommige vormen van cryptografie, de zender zendt de sleutel één foton per keer uit. Omdat een foton het kleinst mogelijke pakket energie voor licht bevat, het kan niet worden opgesplitst in kleinere pakketten. Als een hacker de fotonen onderschept en de informatie probeert te lezen, de sleutel zal veranderen en de ontvanger zal er gemakkelijk achter komen. Dat is de reden waarom zeer efficiënte single-photon emitters nuttig zijn in kwantumcommunicatietoepassingen en steeds noodzakelijker worden, omdat de vooruitgang in de informatica meer geavanceerde hulpmiddelen vereist om de communicatie veilig te houden.

"Als er een foton ontbreekt, je weet dat informatie wordt onderschept, ' zei Li.

De door het team onderzochte materialen bestaan ​​uit tweedimensionale kristallijne platen van slechts enkele atomen dik. De methode om zulke ultradunne atoomplaten te maken is opmerkelijk eenvoudig. Wetenschappers gebruiken plakband om afzonderlijke lagen van een kristal af te pellen. Door twee verschillende lagen op elkaar te stapelen en lichtjes ten opzichte van elkaar te draaien, de wetenschappers creëerden een kunstmatig kristal met een regelmatig verdeeld patroon van atomen. Zo'n patroon staat bekend als een moiré-kristal, die elektronen lokaliseert in een kleine ruimte in de orde van een nanometer, ongeveer duizend keer kleiner dan een bacterie.

De onderzoekers hebben sterk experimenteel en theoretisch bewijs dat hun nieuwe materiaal een dambordreeks vormt van duizenden single-photon emitters, maar de resolutie van hun uitrusting heeft hen nog niet in staat gesteld om het afdoende te bewijzen. Als volgende stappen, Li en haar team zullen samenwerken met andere onderzoekers om te verifiëren dat ze, in feite, het vormen van single-photon emitters, terwijl we de kwaliteit van het materiaal blijven verbeteren.