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.
В локальных масштабах квантовое шифрование уже использовалось на практике – например, на выборах в городской совет Женевы в 2007 году (фото с сайта afif.ch)."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.
