Новий протокол квантової криптографії став стійким до перешкод

20

У квантових мережах інформація передається за допомогою частинок, які пов’язані квантово-фізичним явищем під назвою квантова заплутаність. Чим більших розмірів це з’єднання, тим більше даних може бути передано і тим надійніше мережу.

Як правило, код створюється з фотонів, які можуть перебувати в двох різних станах. Тепер група вчених з австрії та китаю представила протокол передачі з парами фотонів, які проходять вісім різних шляхів. Це рекорд квантової криптографії.

Квантова заплутаність передбачає, що дві частинки мають спільні фізичні властивості і вимірювання однієї безпосередньо визначає стан іншої, навіть якщо вони знаходяться на довільній відстані один від одного.

Це означає, що одна і та ж інформація може бути згенерована в двох різних місцях. Крім того, закони квантової фізики гарантують, що цю інформацію більше ніхто не зможе побачити.

квантова заплутаність підходить для створення ключів, захищених від перехоплення, для шифрування і дешифрування інформації в рамках квантової криптографії

Часто для цього використовуються фотони з різним напрямком коливань (поляризацією). Два стани відповідають, наприклад, горизонтальному або вертикальному напрямку коливань. Але виявилося, що також можна використовувати інші властивості фотонів, які мають свої переваги і недоліки з точки зору генерації, розподілу і зчитування коду.

У представленому експерименті фізики покладаються на кілька шляхів, за якими фотони можуть рухатися замість поляризації. В результаті дослідження вони змогли керувати заплутаними парами фотонів у восьми вимірах і використовувати їх для генерації і передачі квантового криптографічного ключа.

Вчені генерують пари фотонів у восьми різних точках спеціального кристала за допомогою лазерного променя. Залежно від того, де вони були створені, кожен з двох фотонів може рухатися по восьми різних шляхах. Потім два фотони направляються в різні місця і там аналізуються. Оскільки вони заплутані, ви отримаєте однаковий результат в обох місцях. І більше ніхто не може отримати і розшифрувати цю інформацію.

З одного боку, використання восьми можливих шляхів, замість двох, дозволяє генерувати більше інформації. Вчені встановили новий рекорд генерації квантових ключів: на пару фотонів передається більше 8 кбіт/с і 2,5 бітів. З іншого боку, процес менш схильний до збоїв. Під час експериментів в лабораторії включали додаткове світло, щоб навмисно викликати перешкоди, але протокол впорався з ними.

Зараз проблема полягає в тому, що для кожного шляху потрібно два детектора одиночних фотонів, вартість яких становить сотні тисяч євро за одиницю, в залежності від ефективності. Метод як і раніше залишається дуже дорогим, тому вчені продовжать шукати нові рішення.