Квантовая Коммуникация, Продемонстрированная В Реальных Городских Условиях

{h1}

Квантово-зашифрованное сообщение, содержащее более одного бита информации в каждой частице света, было впервые передано по воздуху между двумя зданиями в реальном городе.

Сообщение с квантовой зашифровкой, содержащее более одного бита информации в каждой частице света, было впервые передано по воздуху между двумя зданиями в реальном городе, демонстрация, которая может упростить квантовую связь и сделать ее более жизнеспособной в будущее, согласно недавнему исследованию.

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

«До сих пор люди делали квантовое общение таким образом, что они могут отправлять либо ноль, либо единицу: один бит информации», - сказал ведущий автор исследования Эбрахим Карими, доцент кафедры физики в Университете Оттавы. [9 самых массовых чисел в существовании]

«Проблема в том, что для каждого отдельного письма вам нужно отправить восемь сигналов - восемь нулей или единиц. И это действительно сложно», - сказала Карими в интервью WordsSideKick.com. «Один сигнал может быть потерян, а затем потеряно все письмо, все сообщение».

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

«Вместо того, чтобы посылать много фотонов или много электронных сигналов, я могу послать вам один импульс, который содержит файл информации», - сказал он. «Это было бы удивительно. Это то, что мы называем сверхплотным кодированием».

Согласно исследованию, метод, проверенный Карими и его командой, может уменьшить количество фотонов, необходимых для передачи сообщения, на 50 процентов.

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

По словам Карими, использование многомерного кодирования также повысит безопасность, сделав канал квантовой связи более устойчивым к "шуму" от погоды или других внешних воздействий.

«В одномерной квантовой связи, если шум достигает 11 процентов [сигнала], канал больше не является безопасным», - сказал Карими. «Тем не менее, предел увеличится до 19 процентов, если вы работаете с четырьмя измерениями».

Теперь исследователи хотели бы поэкспериментировать с отправкой и получением сообщений с квантовой зашифровкой большого размера на расстоянии до 3,5 миль (5,6 км), чтобы иметь возможность использовать эту технику в масштабе города. Однако существуют серьезные проблемы, которые необходимо преодолеть.

«Самая большая трудность - это турбулентность, поскольку свет проходит через атмосферу», - сказала Карими. «В нашем эксперименте мы посылаем один фотон, так что это действительно сложно. Вам нужно отправить его под определенным углом и использовать сложный телескоп со сложной электроникой». [Дурацкая физика: самые классные маленькие частицы в природе]

Исследователи использовали оборудование, разработанное их коллегами из Университета Неаполя им. Федерико II в Италии, которое ранее было испытано в лаборатории. Устройство использует жидкокристаллическую технологию для поляризации проходящего луча света для кодирования информации. Для целей эксперимента исследователи должны были построить навесы на крыше, чтобы защитить оборудование от погоды.

Исследователи считают, что однажды эта технология может быть использована как часть глобальной системы квантовой связи, которая будет включать наземные сети и спутники.

Ученые всего мира сосредотачивают усилия на квантовой криптографии как способ повышения безопасности в цифровом мире. Все сообщения, транзакции и обмен данными между пользователями Интернета кодируются с помощью сложных математических алгоритмов. Однако, учитывая недавние разработки в области квантовых вычислений, эксперты опасаются, что такие математические алгоритмы больше не будут безопасны в будущем. Ожидается, что квантовые компьютеры, как только они станут реальностью, смогут выполнять несколько вычислений одновременно. Эксперты считают, что квантовое шифрование может быть ответом на проблемы безопасности, поскольку оно по сути неразрывно.

«Не существует метода клонирования, который означает, что вы не можете идеально копировать информацию», - сказала Карими. «Второй момент заключается в том, что в квантовом мире все не определено, все размыто. Вы не знаете, какова ценность, если не измеряете ее».

Однако измерение частицы влияет на частицу и, следовательно, на сообщение, которое она содержит, сказала Карими. Это означает, что третье лицо, подслушивающее связь между А и В, будет немедленно поймано.

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 в сети 24 августа в журнале Optica.

Оригинальная статья о WordsSideKick.com.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com