Важное достижение в области создания защищённых квантовых коммуникаций
Источник перевод для gearmix (Вадим Тарабарко)
Передача информации по оптоволокну на дальние расстояния по классической схеме
Передать информацию на большое расстояния можно путём кодирования сообщений световыми сигналами и передачи их по оптоволокну. Но в оптоволокне сигнал затухает, и его необходимо усиливать. Репитеры (повторители) усиливают световые импульсы через определённые промежутки пути, что делает возможной трансатлантическую кабельную связь. Но тут возникает проблема — такая связь небезопасна. Информация может быть перехвачена, и даже если она зашифрована — шифр может быть взломан.
Передача информации квантовым способом
Квантовая передача информации несколько отличается от обычной. Информация не перемещается, а телепортируется через квантовомеханическую сцеплённость (КС), распределённую по линии. У отправителя есть одна половина КС, а у получателя — другая. КС намного легче создавать на коротких расстояниях, поэтому линия связи сегментируется, и КС создаётся у начала и конца каждого сегмента. Отправитель ожидает создания КС во всех сегментах линии, а затем на стыках меняет сцепленности местами, так что состояние сцепленности распространяется по всей линии. При этом критически важно хранение состояния, и достигнутый учёными рост времени хранения имеет большое значение. Передача информации может происходить, только если квантовая сцепленность присутствует по всей линии. В середине пути передаваемая информация недоступна в принципе, так как хрупкое состояние сцепленности разрушается при попытке прослушки, как и при любой другой манипуляции. Подпись к изображению: Исследователи Майкл Цугенмайер (слева) и Карстен Дидериксен рядом с экспериментальной установкой
Требуется много квантовых репитеров
Длительность хранения важна, так как распространение сигнала по оптоволокну занимает некоторое время. Состояние сцепленности должно сохраняться в ожидании её очереди передачи по оптоволокну. При этом, ввиду протяжённости таких линий, система должна быть способна работать при комнатной температуре. Исследователи в Институте Нильса Бора сумели довести время жизни состояния квантовой сцепленности до четверти миллисекунды, а за это время свет в оптоволокне проходит 50 километров. «Пятьдесят километров — не очень далеко для межрегиональной связи, но это намного дальше предыдущих достижений», — говорит участник проекта, аспирант Карстен Дидериксен.
На чём основана эта технология
Устройство состоит из небольшого стеклянного контейнера, содержащего атомы цезия, в который можно помещать, хранить и извлекать единичные фотоны в требуемом для репитера квантовом состоянии. Это увеличивает время существования квантового состояния при комнатной температуре в сто раз. Кроме применения в защищённых квантовых информационных сетях, устройство может служить генератором единичных фотонов для квантового компьютинга.

.



Источник




Смотрите также: