Квантовая связь, продемонстрированная в реальных условиях города [50\50]


Зашифрованное на уровне квантов сообщение, содержащее более чем один бит информации в каждой частице света, впервые было излучено и пронесено сквозь пространство между двумя зданиями в реальном городе, это демонстрация, которая могла бы упростить квантовую связь и сделать ее более жизнеспособной, согласно недавнему исследованию.

Впервые исследователи продемонстрировали отправку сообщений безопасным образом с использованием высокоразмерной квантовой криптографии в реалистичных городских условиях.

Предоставлено: команда SQO / Университет Оттавы


Ученые ранее продемонстрировали в лабораторных условиях, что одна частица света или фотона может кодировать несколько бит информации. Но до сих пор эксперимент никогда не проводился в реальном сценарии.

«До сих пор люди создавали квантовую связь таким образом, чтобы они могли отправлять либо ноль, либо единицу: один бит информации», - сказал ведущий автор исследования Эбрахим Карими, доцент кафедры физики Университета Оттавы.

«Проблема в том, что для каждой отдельной буквы вам нужно отправить восемь сигналов - восемь нулей или единиц, и это действительно сложно», - сказал Карими для Live Science. «Один сигнал может потеряться, а затем потеряется вся буква, все сообщение».

По словам Карими, шифрование информации в квантовых состояниях частиц, таких как фотоны в нескольких измерениях, значительно упростит весь процесс.

«Вместо отправки многих фотонов или многих электронных сигналов я могу отправить вам один импульс, содержащий файл информации», - сказал он. «Это было бы потрясающе. Это то, что мы называем сверхплотным кодированием».

Согласно исследованию, проведенному Карими и его командой, можно уменьшить количество фотонов, необходимых для передачи сообщения на 50 процентов.

Во время эксперимента Эбрахим Карими и его команда успешно отправили фотоны, содержащие два бита информации между двумя зданиями в Университете Оттавы, которые находились на расстоянии 984 фута (300 метров) друг от друга.

По словам Карими, использование высокоразмерного кодирования также усилит безопасность, сделав канал квантовой связи более устойчивым к «шуму» погоды или других внешних воздействий.

«В одномерной квантовой связи, если уровень шума достигает 11% [от сигнала], канал больше не защищен», - сказал автор исследования. «Однако предел увеличится до 19 процентов, если вы будете работать с четырьмя измерениями».

Теперь исследователи хотели бы поэкспериментировать с отправкой и получением высокоразмерных кванто-зашифрованных сообщений на расстояния до 5,5 миль (8,85 километра), чтобы получить возможность использовать технику в масштабе города. Однако есть серьезные проблемы, которые необходимо преодолеть.

«Самая большая трудность - это турбулентность, когда свет проходит через атмосферу», - сказал Карими. «В нашем эксперименте мы отправляем один фотон, так что это действительно сложно. Вам нужно отправить его под определенным углом и использовать сложный телескоп со сложной электроникой». 

Исследователи использовали оборудование, разработанное их коллегами из Университета Неаполя Federico II в Италии, которое ранее было проверено в лаборатории. Устройство использует жидкокристаллическую технологию поляризации луча ближнего света для кодирования информации. Также, для целей эксперимента исследователи должны были построить навесы на крыше для защиты оборудования от погодных условий.

Технология может однажды использоваться как часть глобальной системы квантовой связи, которая будет включать наземные сети, а также спутники, говорят исследователи.

Ученые всего мира сосредоточили усилия на квантовой криптографии как способе повысить безопасность в цифровом мире. Все сообщения, транзакции и обмен данными между пользователями Интернета кодируются с помощью сложных математических алгоритмов. Однако, с недавними разработками в области квантовых вычислений, эксперты опасаются, что такие математические алгоритмы в будущем не будут безопасными. Ожидается, что квантовые компьютеры, как только они станут реальностью, будут способны выполнять несколько вычислений одновременно. По сути, квантовое шифрование может быть ответом на проблемы безопасности, считают эксперты, потому что оно по своей природе является нерушимым.

«Нет никакого метода клонирования, который означает, что вы не можете точно скопировать информацию», - сказал Карими. «Второй момент заключается в том, что в квантовом мире все не определено, все размыто. Вы не знаете, что такое значение, если вы не измеряете его».

Карими сказал, что измерение частицы, однако, влияет на частицу и, следовательно, на содержащееся в ней сообщение. Это означает, что подслушивание третьего лица при обмене данными между А и В будет немедленно обнаружено.

Ранее в этом году, в июле, китайские ученые сообщили о важной вехе в развитии квантового шифрования, когда они успешно передали запутанные фотоны со спутника на наземную станцию.

Результаты исследования были опубликованы 24 августа в журнале Optica.


Comments 8


upvote50-50 сделал реблог :)

11.10.2017 09:56
0

Интересный пост

11.10.2017 10:33
0

спасибо, поправил - ачепятка )))

11.10.2017 10:48
0

Спасибо за интересный и познавательный пост. @gemini up!

11.10.2017 11:15
0

подскажите, пжлст, где-то видел бота зовущего кита, но не могу найти, вижу Вы юзаете?)))

11.10.2017 11:18
0

Про зовущего кита не знаю, а попросить проголосовать бота gemini можно просто прописав @ gemini up! в комментарии. (Между @ и gemini без пробела)

11.10.2017 11:26
0

ясно, но видел бота такого, автоматом ставит ))))

11.10.2017 11:28
0