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.
7 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

Вчера, 15:11
9 минут
Мария Азарова

Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.

8 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Яркие пятна на поверхности Цереры оказались выбросами льда и минералов, поднятых из недр карликовой планеты, где скрывается обширный резервуар насыщенной солями жидкости.

7 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Президент подчеркнул, что препарат, созданный российскими специалистами, успешно прошел все этапы испытаний и доказал свою эффективность в борьбе с вирусом.

6 августа
30 минут
Николай Цыгикало

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

Вчера, 15:11
9 минут
Мария Азарова

Будут ли в России осенью вновь вводить ограничения по Covid-19? Есть ли люди, перенесшие коронавирус, но организм которых почему-то не выработал антитела? На эти и многие другие вопросы попытался ответить российский ученый-медик Арег Тотолян.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

12 июля
28 минут
Илья Ведмеденко

Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.

31 июля
9 минут
Sergei Sobol

Сейчас, когда многие вокруг задумываются, а не попробовать ли что-то новое и не сменить ли профессию, программирование точно одно из тех направлений, к которому стоит присмотреться. Может, вы об этом уже думали?

[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: