Чип с запутанными фотонами обещает нерушимое квантовое шифрование
В теории квантовой информации состояние Гринбергера — Хорна — Цайлингера — такое состояние квантовой запутанности, в котором находятся минимум три подсистемы: состояния частиц, кубиты или кудиты. Ученые из Италии воспроизвели состояние ГХЦ на фотонном чипе, объединив технологию квантовых точек со стеклянными фотонными цепями в одном инновационном устройстве, пишет Phys.org.
Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу«Мы решили использовать стеклянную матрицу, потому что ее легко прототипировать, — сказал Паулу Ферейра, один из исследователей. — Вдобавок, изготовление в один этап, в отличие от традиционной электронно-лучевой литографии, дает возможность получить трехмерные волноводы. Способность менять конфигурацию схемы благодаря тепловым переключателям позволяет настроить оптические фазы фотонов, что важно для заданного наложения».
Ученый так описал принцип работы устройства: представьте себе, что у вас есть четыре монеты. В обычном состоянии каждая монета по отдельности, будучи подброшена, может находиться в состоянии орла или решки. В запутанном состоянии ГХЦ все четыре фотона соединены особым образом — все они либо орлы, либо решки, и смешанные состояния никогда не возникают. Если узнать состояние одного фотона, автоматически узнаешь и состояния трех остальных, на каком бы расстоянии они ни находились. Если одна монета легла орлом, все остальные — тоже.
Этот феномен можно использовать для хранения квантовой информации в тайне, когда один участник делится ключом с несколькими участниками. Любые попытки неавторизованного доступа автоматически меняют квантовые корреляции и не позволяют раскрыть информацию.Измерение состояния одной из частиц для получения сведений о ключе приведет к коллапсу квантового состояния и изменению изначальной квантовой корреляции между всеми задействованными частицами. При сравнении частей данных несоответствие будет выявлено.
Исследование подтверждает эффективность генерации запутанных состояний ГХЦ в фотонных чипах и указывает путь к массовому производству квантовых устройств. Использование состояний ГХЦ в коммерческих транзакциях не только усилит безопасность связи, но и увеличит точность обнаружения нарушителей.
Международная команда ученых существенно повысила стабильность и производительность квантовых систем. Разработанный ими метод основан на использовании взаимных корреляций двух источников помех для увеличения времени когерентности, улучшения точности контроля и повышения качества высокочастотного считывания.