Новый прорыв в развитии квантовых технологий для обмена данными.
Исследователи из Университета Витватерсранда (University of the Witwatersrand) в Йоханнесбурге, Южная Африка, продемонстрировали принцип использования квантового протокола для невероятного эксперимента.
Команда создала 11-мерное квантовое состояние и использовала его, чтобы поделиться секретом между десятью сторонами.
За счет специфических квантовых «трюков» раскрыть секрет можно только в том случае, если все участники цепочки доверяют друг другу.
В ходе эксперимента исследователи установили сразу два новых рекорда
- Самое большое количество измерений состояния — 11. Это настоящий прорыв, который можно считать новой ступенью в развитии квантовых технологий. От числа измерений зависит, насколько сложным может быть секрет, а в перспективе — какой объем данных может быть передан за один раз.
- Максимальное количество сторон/участников цепочки. Это также является важным шагом на пути к безопасному распределению информации между бесчисленными узлами квантовых сетей будущего.
Laser & Photonics Reviews опубликовали в сети исследование команды Wits под руководством профессора Эндрю Форбса (Andrew Forbes) из школы физики Университета Уитса (Wits University).
В своей статье под названием «Экспериментальная демонстрация одиннадцатимерного десятистороннего квантового обмена секретами», команда Wits побила все предыдущие рекорды, чтобы поделиться квантовым секретом.
«В традиционно безопасной квантовой связи информация надежно передается от одной стороны к другой. Мы называем их Алисой (А) и Бобом (В). На языке сетей это будет считаться одноранговой коммуникацией. По определению в такой системе есть только два ключевых узла: отправитель и получатель», — поясняет Форбс.
«Но если вы имеете дело с электронной почтой, вы знаете, что часто информация должна быть отправлена нескольким людям сразу», — добавляет профессор. — «Традиционные форматы квантовой передачи данных, такие как квантовое распределение ключей (QKD), не допускают такой возможности. Информация с их помощью может передаваться только по одноранговым каналам».
Используя структурированный свет в качестве квантовых фотонных состояний, команда Форбса показала, как передавать информацию от одного отправителя сразу 10 сторонам. Затем, используя некоторые изящные квантовые уловки, они смогли доработать протокол таким образом, чтобы секрет мог быть раскрыт только в том случае, если эти стороны доверяют друг другу.
По сути, по отдельности ни у одной из сторон нет никакой полезной информации. Но если они доверяют друг другу, тайна может быть раскрыта. Соответствующий уровень доверия может быть установлен только для нескольких участников или же для всех.
Важно отметить, что ни на одном из этапов секрет не раскрывается посредством общения между отдельными участниками: суть в том, чтобы ни один из них не раскрывал никаких секретов. Таким образом, информация может быть разделяться и передаваться абсолютно безопасным способом между многими узлами сети. В этом главное преимущество передачи данных с помощью квантовых технологий.
«Наша работа продвигает современную науку и приближает квантовую коммуникацию к полноценной реализации в компьютерных сетях», — говорит Форбс. — «Когда вы думаете о сетях, вы думаете о множестве связей, о многих соединениях, о многих сторонах, которые хотят обмениваться информацией, а не только о двух. Теперь мы знаем, как передавать секреты квантовым способом».
Команда использовала структурированные фотоны для получения многомерных состояний. Структурированный свет представляет собой своего рода «образцы» света. Используя разные шаблоны, исследователи сумели значительно увеличить максимальный размер секретного сообщения. Чем больше измерений, тем больше информации может быть зашифровано в свете, что подводит нас к еще более сложным секретам, и в конечном итоге приближает к эпохе Квантового Интернета.
