物理学家将数据存储在由扭曲光制成的量子全息图中

使用量子力学纠缠的扭曲光粒子提供了一种新的密集和安全数据存储方法。产生3D图像并用作信用卡安全特征的全息图通常是用激光束铺设的图案制成的。近年来，物理学家找到了用纠缠光子创建全息图的方法。现在，从字面上看，这项技术有了新的转折。

研究人员在一项即将发表在《物理评论快报》上的研究中报告说，在开瓶器路径中传播的纠缠光子产生了全息图，提供了密集和超安全数据加密的可能性。

光可以以多种方式移动，包括偏振光的上下和左右模式。但是当它携带一种称为轨道角动量的旋转时，它也可以像扭曲的罗蒂尼面食一样以螺旋形传播。

像任何其他光子一样，扭曲的版本可以纠缠在一起，因此它们基本上充当一个实体。影响纠缠光子对中的一个的东西会立即影响另一个，即使它们相距很远。

在之前的实验中，研究人员通过空气中纠缠的成对扭曲光子(SN:8/5/15)发送数据。这种方法应该允许高速数据传输，因为光可以带有不同数量的扭曲，每个扭曲都用作不同的通信通道。

现在，同样的方法已被应用于在全息图中记录数据。具有不同扭曲量的光子对不是在多个扭曲的光通道上传输信息，而是在单个全息图中创建不同的数据集。涉及的轨道角动量状态越多，每个状态都有不同的扭曲量，研究人员可以将越多的数据打包到全息图中。

除了将更多数据塞入全息图中，增加用于记录数据的曲折种类还可以提高安全性。任何想要读出信息的人都需要知道或猜测记录它的光是如何扭曲的。

北京理工大学物理学家张向东说，对于依赖两种扭曲的全息图，你必须从大约80种可能性中选择正确的扭曲组合来解码数据。将其提高到七种不同曲折的组合会导致数百万种可能性。张说，这“应该足以确保我们的量子全息加密系统具有足够的安全级别。”

研究人员通过在全息图中对单词和字母进行编码并用扭曲的光再次读回数据来展示他们的技术。巴黎纳米科学研究所的物理学家HugoDefienne说，尽管研究人员从全息数据中生成了图像，但不应将存储本身与全息图像相混淆。

Defienne没有参与这项新研究，他说其他量子全息术方案，例如他对偏振光子的努力，可以产生包括微观结构在内的物体的直接图像。

“[他们]的想法非常不同。..从这个意义上说，从我们的方法来看，”Defrienne说。“他们使用全息术来存储信息”，而不是创建大多数人将其与全息图联系起来的熟悉的3D图像。

张和他的同事展示的扭曲光数据存储速度很慢，需要将近20分钟才能为进行实验的北京理工大学解码首字母缩略词“BIT”的图像。而且研究人员所证明的安全性仍然相对较低，因为他们在实验中只包含了多达六种形式的扭曲光。

张相信，这两个限制都可以通过技术改进来克服。“我们认为我们的技术在量子信息加密方面有潜在的应用，”他说，“尤其是量子图像加密。”