Немецким физикам впервые в мире удалось создать прототип дальнодействующей сети с квантовой системой криптографии. По мнению некоторых экспертов, в будущем на базе новой технологии может возникнуть глобальная система передачи данных.
Работа над возможностью использования квантовых эффектов для шифрования информации ведётся уже давно и во многих странах.
Напомним, в квантовом мире характеристика объекта носит вероятностный характер – то есть не имеет конкретного значения, а «размазана» в пространстве волнообразно. В то же время запутанные частицы обладают взаимоисключающими характеристиками.
В силу принципа неопределённости ничего конкретного с помощью одной частицы передать нельзя, зато можно, используя запутанность, измерять количество и состояния удалённых друг от друга объектов.
Это открывает новые возможности в области защиты данных: попытка проникновения/прослушивания изменит взаимосвязанные параметры в квантовой системе – и ключ моментально изменится.
Проблема, однако, в том, что до сих пор послать запутанные фотоны (именно они используются в криптографических экспериментах) на большие расстояния не удавалось – они не очень охотно сохраняют квантовое состояние. В ряде случаев частицы разлетались и на 100 километров, но для этого использовались специальные мощные телескопы.
«Длительная передача по оптоволоконному кабелю до сих пор была невозможной», — поясняет руководитель нового проекта Юао Чень (Yu-Ao Chen) из университета Гейдельберга (Universität Heidelberg).
Ему и его коллегам, как они считают, удалось найти решение проблемы расстояния. Они использовали старую проверенную технологию почтового тракта с промежуточными станциями, где можно поменять лошадей.
В роли лошади и почтовой станции учёные использовали два облака атомов рубидия: одно из них «заряжалось» отправителем, а другое служило «станцией».
Дело в том, что рубидий под воздействием внешнего источника может излучать фотоны, которые остаются «связанными» с материнским облаком. Если на следующей «станции» их измерить определённым образом, то материнские облака тоже запутываются. В квантовой физике это называется обмен состояниями (entanglement swapping).
Поскольку рубидий достаточно стабилен, информацию он не теряет и может «отправлять» зашифрованные данные дальше.
В ходе эксперимента была успешно осуществлена передача между двумя точками на дистанции 300 метров, но авторы проекта уверены, что цепочка из «почтовых станций» позволит делать это на любых расстояниях.
Возможно, вам будет интересно узнать, что устройства квантовой криптографии давно продаются серийно.
Читайте также о том, что запутанность частиц можно поддерживать в ещё более стабильном материале — алмазе.
