Ученые предложили надежный метод квантовой коммуникации

Физики из Чикагского университета продемонстрировали новый метод квантовой связи, основанный на запутывании фотонов. Такой способ коммуникации надежнее, чем используемый до сих пор метод передачи квантовой информации по традиционным опто-волоконным каналам. Статья о разработке опубликована в журнале Physical Review Letters.

Квантовая связь — это способ передачи информации с помощью запутанных квантовых частиц. Такой метод коммуникации позволяет создать безопасный канал связи. Квантовую коммуникацию почти невозможно перехватить и прочесть, но даже если кому-то это удастся, он оставит после себя явные следы. Однако передача квантовой информации с помощью фотонов по традиционным каналам, таким как оптоволокно, затрудняется тем, что фотоны, несущие информацию, часто повреждаются или теряются. Это делает сигналы слабыми или некогерентными. Часто для точного получения сообщения требуется отправить его несколько раз.

Новый метод квантовой коммуникации, предложенный исследователями, связан с запутыванием фотонов. Эти частицы можно квантово-механически запутать, причем эта запутанность может сохраняться на больших расстояниях. Благодаря квантовой запутанности изменение состояния одной частицы вызывают изменения состояния другой. Принцип квантовой связи использует это явление в своих целях, кодируя информацию с помощью него.

Авторы новой работы хотели найти способ передавать квантовую информацию, не теряя ее при передаче. Чтобы сделать это, ученые разработали систему, которая запутала два узла связи с использованием микроволновых фотонов с помощью микроволнового кабеля. Для этого эксперимента исследователи использовали микроволновый кабель длиной около метра. Включая и выключая систему, физики смогли квантово запутать два узла и передать информацию между ними без необходимости передачи фотонов через кабель.

В исследовании ученые смогли передать информацию между узлами на расстоянии в метр, однако, по их словам, это расстояние можно увеличить. Однако система имеет ограничения — она должна быть очень холодной, на несколько градусов выше абсолютного нуля. Хотя потенциально система может работать при комнатной температуре и вместо фотонов использовать атомы. Но пока технология с использованием сверхнизких температур и фотонов показывает лучший контроль над передачей информации, чем ее высокотемпературные варианты. В будущем исследователи планируют запутать несколько фотонов вместе и создать более сложное связанное состояние.