Як «примарна дія» Ейнштейна може допомогти нам захистити квантові мережі
Примарна дія
Як дослідив відомий фізик Альберт Ейнштейн, два об'єкти, розділених в просторі, можуть впливати один на одного, практично не перебуваючи у фізичному контакті один з одним. Це нелокального взаємодія спочатку описувалося Ейнштейном як «примарна дію на відстані». Нещодавно фізики з Центру критичної динаміки Гріффіта в Австралії визначили спосіб використання цієї дії для забезпечення безпеки квантових мереж.
В їхньому експерименті було показано, як перевірити, чи показують пари фотонів це явище навіть в складних умовах. Дослідження, яке зосереджується навколо ефекту, відомого як квантова нелокальність, публікується в журналі Science Advances. Квантова нелокальність об'єднує ідеї про те, що на об'єкт впливає безпосередньо його безпосереднє оточення, і припущення, що всі частинки мають вже існуюче значення для будь-якого вимірювання.
Ця теорія є важливою частиною розробки квантових мереж, за допомогою яких квантові комп'ютери можуть бути пов'язані. Фотони - або легкі частинки - можуть бути використані для створення квантової зв'язку між місцями розташування, але тільки якщо пари фотонів спочатку заплутані. Як тільки це буде досягнуто, властивості одного можуть бути визначені шляхом вимірювання іншого, назавжди змінює спосіб відправки та отримання інформації.
Щоб квантовий зв'язок в такій мережі вважалася життєздатною і безпечною, необхідно було б підтвердити наявність квантової нелокальності між частинками на обох кінцях. «Нездатність перевірити означає, що підслуховуючий пристрій може проникнути в мережу», - сказав Джефф Приде, який очолив це дослідження, в прес-релізі.
Однак квантові мережі схильні терпіти невдачу в цьому тесті, тому що велика частина фотонів поглинається або розсіюється, коли ви відправляєте їх через щось на кшталт каналу оптичного волокна, і фотон не може пройти тест, якщо він втрачений, коли він вимірюється. Це робить мережу вразливою для цих підслуховуючих пристроїв.
Квантові мережі
Щоб подолати втрату втрати фотонів, команда вибрала кілька фотонів, які вижили в каналі з високими втратами і перемістили їх на інший квантовий канал за допомогою квантової телепортації - процес, який став можливим завдяки високоефективному джерелу фотонів і методам виявлення.
Квантовий канал був набагато більш ефективним, а це означало, що фотони були набагато менш імовірними, оскільки вони вимірювалися. «Там обраний контрольний тест, званий квантовим управлінням, може бути виконаний без будь-яких проблем», - сказав Морган Уестон, перший автор дослідження, в прес-релізі.
Якщо ці результати можуть бути реплікуються поза лабораторією, дослідники зможуть створювати мережі, які з'єднували б квантові комп'ютери. Ця мережа, яку багато описують як квантовий Інтернет, може революціонізувати те, як ми спілкуємося.
Сучасні комунікації, як багато хто з них знайшли важкий шлях, схильні до злому і перешкод. Інформація - це потужна зброя, коли воно потрапляє в чужі руки, і захист його життєво важлива на особистому рівні і навіть на національному рівні. Фактично, Сполучені Штати навіть запропонували нову військову гілку, яка буде спеціалізуватися на захист орбітальних супутників, оскільки вона настільки важлива для захисту захищеної інформації.
Квантовий інтернет може забезпечити набагато більш безпечні цифрові комунікації, надаючи окремим особам і урядам більше захисту для своєї інформації. Отримання здатності перевіряти, чи показують фотони «моторошний ефект на відстані», не дивлячись на втрату фотонів, є величезною віхою в просуванні до реалізації квантового Інтернету. Оскільки квантові комп'ютери розвиваються і вивчаються, як цей прогрес, ми все ближче наближаємося до цієї реальності.
Література: Фізика, Наукові досягнення
