Немецким физикам впервые в мире удалось создать прототип дальнодействующей сети с квантовой системой криптографии. По мнению некоторых экспертов, в будущем на базе новой технологии может возникнуть глобальная система передачи данных.

Работа над возможностью использования квантовых эффектов для шифрования информации ведётся уже давно и во многих странах.

Напомним, в квантовом мире характеристика объекта носит вероятностный характер – то есть не имеет конкретного значения, а "размазана" в пространстве волнообразно. В то же время запутанные частицы обладают взаимоисключающими характеристиками.

В силу принципа неопределённости ничего конкретного с помощью одной частицы передать нельзя, зато можно, используя запутанность, измерять количество и состояния удалённых друг от друга объектов.

Это открывает новые возможности в области защиты данных: попытка проникновения/прослушивания изменит взаимосвязанные параметры в квантовой системе – и ключ моментально изменится.

Проблема, однако, в том, что до сих пор послать запутанные фотоны (именно они используются в криптографических экспериментах) на большие расстояния не удавалось – они не очень охотно сохраняют квантовое состояние. В ряде случаев частицы разлетались и на 100 километров, но для этого использовались специальные мощные телескопы.

В локальных масштабах квантовое шифрование уже использовалось на практике – например, на выборах в городской совет Женевы в 2007 году (фото с сайта afif.ch).

"Длительная передача по оптоволоконному кабелю до сих пор была невозможной", — поясняет руководитель нового проекта Юао Чень (Yu-Ao Chen) из университета Гейдельберга (Universität Heidelberg).

Ему и его коллегам, как они считают, удалось найти решение проблемы расстояния. Они использовали старую проверенную технологию почтового тракта с промежуточными станциями, где можно поменять лошадей.

В роли лошади и почтовой станции учёные использовали два облака атомов рубидия: одно из них "заряжалось" отправителем, а другое служило "станцией".

	"При существующих технологиях потребуется разместить рубидиевые облака-"передатчики" через каждые 10 километров", — поясняет доктор Чень (фото с сайта uni-heidelberg.de).

Дело в том, что рубидий под воздействием внешнего источника может излучать фотоны, которые остаются "связанными" с материнским облаком. Если на следующей "станции" их измерить определённым образом, то материнские облака тоже запутываются. В квантовой физике это называется обмен состояниями (entanglement swapping).

Поскольку рубидий достаточно стабилен, информацию он не теряет и может "отправлять" зашифрованные данные дальше.

В ходе эксперимента была успешно осуществлена передача между двумя точками на дистанции 300 метров, но авторы проекта уверены, что цепочка из "почтовых станций" позволит делать это на любых расстояниях.