Мережа в роботі. Siddarth K. Joshi / phys.org
Міжнародна група вчених створила найбільшу в світі систему квантового зв’язку та протестувала її з вісьмома користувачами у Брістолі. Така мережа може зробити повідомлення повністю захищеними від перехоплення. Її можна буде масштабувати для багатьох користувачів, вона дозволяє керувати трафіком та мінімізує інфраструктуру і необхідне користувацьке обладнання. Стаття про неї доступна у журналі Science Advances.
Що таке квантова мережа комунікацій?
Системи квантового зв'язку є більш безпечними, ніж звичайні мережі, оскільки вони покладаються на квантові властивості фотонів, а не на комп'ютерний код, який можна зломати. Закони фізики не дозволяють вимірювати квантовий стан так, щоб він не змінювався, тому квантовий канал зв'язку неможливо прослуховувати непомітно для адресатів. До цього часу фізики розробили форму безпечного шифрування, відому як квантове розповсюдження ключа. Процес дозволяє двом сторонам ділитися секретним ключем, що використовується для шифрування та дешифрування інформації. Але наразі ця методика ефективна лише при зв’язку між двома користувачами. Для розширення мережі розробники користувалися так званим методом довірчих вузлів, який вимагає створення передавача та приймача для кожного додаткового користувача. Убезпечити кожен з таких вузлів надто складно, тож система недосконала.
Що зробили дослідники?
Вчені розробили квантову мережу, використовуючи метод, що називається багаточастковою квантовою заплутаністю. Заплутаність — це квантова властивість, що пов’язує між собою пару об’єктів, наприклад, фотонів, так що вимірювання одного з них миттєво впливає на вимірюваний стан іншого, незалежно від відстані між ними. Це можна використати для створення захищеного ключа шифрування. Замість того, щоб підключати користувачів один до одного, що дорого коштує при роботі з великою мережею, багаточасткова квантова заплутаність розділяє фотони від одного лазера відповідно до довжини їхньої хвилі. Кожна довжина хвилі може містити потік даних, тобто система може підтримувати від 50 до 100 користувачів із наявним обладнанням. Команда протестувала мережу з вісьмома користувачами на існуючих оптичних волокнах у Брістолі.
Таким чином, наразі це найбільша за кількістю користувачів мережа, що базується на квантовій заплутанності.