Квантовая память впервые защитила квантовую связь — Naked Science
6 минут
Редакция

Квантовая память впервые защитила квантовую связь

Китайские ученые впервые в мире реализовали протокол защищенной квантовой связи с элементами квантовой памяти.

av
©Wikipedia

Несмотря на высокую уязвимость, классические протоколы передачи данных могут обеспечивать стойкую защиту канала связи. Например, исключить возможность взлома позволяют блокнотные шифры. Метод предполагает обмен сообщениями, к каждому биту которых добавляется случайный, но известный обоим агентам, набор единиц и нулей. Если каждый бит из этого блокнота используется только однажды, расшифровать сообщение без знания последовательности невозможно. При этом блокноты передаются до создания канала связи — обезопасить этот этап помогает квантовое распределение ключей. Эта техника заключается в доставке информации путем произвольного принципа записи в фотон со случайным состоянием.

 

В соответствии с законами квантовой механики, попытка измерить такой фотон приведет к его необратимому изменению, что станет известно получателю. В качестве альтернативы квантовому распределению ключей выступает протокол прямой защищенной квантовой связи (quantum secure direct communication, QSDC). В его основе лежит феномен квантовой запутанности: в сочетании с некоторым объемом классических данных реализация QSDC предусматривает передачу частиц, которые способны мгновенно и конгруэнтно менять свои физические свойства, например поляризацию, без физического взаимодействия. Однако этот метод требует обмен также классическими данными со скоростью света.

 

В новой работе специалисты из Научно-технического университета Китая и Нанкинского университета почты и телекоммуникаций впервые экспериментально осуществили QSDC. На первом этапе адресант (Алиса) генерирует пары запутанных частиц и отправляет по одной из каждой адресату (Бобу). После проверки канала связи на защищенность Алиса проводит измерения оставшихся частиц и передает Бобу полученную информацию. Поскольку непосредственно отправлению сообщения предшествует проверка канала связи, авторы включили в алгоритм модуль памяти, в качестве которого выступили охлажденные атомы рубидия. В них данные хранились во время проверки на протяжении сотен наносекунд.

 

Для охлаждения атомы рубидия захватывались в магнито-оптические ловушки, которыми обладали и Алиса, и Боб. Квантовая запутанность между ними создавалась следующим образом. Сперва фотон запутывался с атомами ловушки адресанта, а после передачи эффект распространялся на оба устройства. По словам ученых, представленный алгоритм не полностью отвечает требованиям QSDC о запутанных фотонах. Однако экспериментально выполнить протокол с дешифровкой запутанных частиц оказалось значительно сложнее. В то же время авторы воспроизвели основные этапы QSDC: генерирование запутанных пар, хранение частиц, шифрование и дешифрование. Точность системы составила 90 процентов.

 

Подробности исследования представлены в журнале Physical Review Letters.

 

Первую «городскую» линию квантовой связи в России запустили в 2016 году. В январе этого года Китай ввел в эксплуатацию первый в мире квантовый спутник.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
30 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Астрономы сообщили об открытии OGLE-2016-BLG-1928 — самой маленькой из «планет-сирот», свободно летящих между звездами.

30 октября
6 минут
Василий Парфенов

Британский мультимиллионер и экоактивист Дэйл Винс (Dale Vince) объявил, что его предприятие готово производить экологически чистые алмазы. Необходимая для этого энергия поступает от «зеленых» электростанций, а сырье — прямо из воздуха.

10 часов назад
3 минуты
Редакция

Известный шведский производитель автобусов и грузовых автомобилей, компания Scania, представил полностью автономный грузовой автомобиль. У Scania уже были самодвижущиеся грузовики, однако до сих пор в них было место для водителя, который мог при необходимости брать управление на себя. Scania AXL не имеет кабины – и это совершенно другой подход к созданию автономного транспорта.

27 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

26 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

26 октября
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: