Команда профессора Маркуса Хубера из Атомного института TU Wien разработала новый тип протокола квантовой криптографии, который сейчас протестирован на практике в сотрудничестве с китайскими исследовательскими группами. Согласно разработке, каждый фотон может пройти восемь разных путей. Об этом подробно рассказано в новой публикации на портале Phys.org.
Как команда смогла показать, это ускоряет генерацию квантового криптографического ключа, а также значительно повышает устойчивость к помехам. Результаты опубликованы в научном журнале Physical Review Letters.
Квантовая криптография — одна из самых многообещающих квантовых технологий нашего времени: точно такая же информация генерируется в двух разных местах, а законы квантовой физики гарантируют, что никакая третья сторона не сможет перехватить эту информацию. Это создает код, с помощью которого информация может быть идеально зашифрована.
«Есть много разных способов использования фотонов для передачи информации. Часто эксперименты сосредоточены на поляризации фотонов. Например, колеблются ли они по горизонтали или вертикали, находятся ли они в квантово-механическом суперпозиционном состоянии, в котором, в некотором смысле, они принимают оба состояния одновременно», — говорит Маркус Хубер.
Но фотон также может нести информацию независимо от направления поляризации. Например, можно использовать информацию о том, по какому пути сейчас движется фотон. Это именно то, что сейчас используется в новом протоколе.
Лазерный луч генерирует пары фотонов в кристалле особого типа. В кристалле есть восемь различных точек. В зависимости от точки, в которой была создана пара фотонов, каждая из двух частиц может двигаться по восьми различным путям — или по нескольким путям одновременно, что также разрешено в соответствии с законами квантовой теории.
Эти два фотона можно направить в совершенно разные места. Одна из восьми возможностей измеряется совершенно случайным образом, но поскольку два фотона квантово запутаны, в обоих местах всегда получается один и тот же результат. Тот, кто стоит у первого измерительного устройства, знает, что другой человек в данный момент обнаруживает на втором измерительном устройстве — и никто другой во Вселенной не может получить эту информацию.