Оптична квантова памет, интегрирана за първи път в криптографски протокол

Френски изследователи направиха важна крачка в развитието на квантовите технологии: те за първи път успяха да интегрират оптична квантова памет в криптографски протокол. Това постижение, което се основава на идеята за неподправени квантови пари, показва, че квантовата памет вече е в състояние да се справи с много взискателни квантови мрежови приложения. Разработката открива пътя към много по-широк спектър от приложения – от сигурни многостранни протоколи до анонимна комуникация.

Идеята за квантови пари датира от 80-те години на миналия век, когато физикът Стивън Уизнър предлага да се използват законите на квантовата механика за създаване на банкноти, които не могат да бъдат фалшифицирани. Тъй като неизвестните квантови състояния не могат да бъдат копирани, без да предизвикат смущения, подобни „квантови токени“ могат да се използват за удостоверяване на транзакциите, като гарантират сигурност, далеч надхвърляща възможностите на класическите методи.

Група учени от Сорбоната са реализирали квантовите пари на Визнер. За разлика от предишните експерименти, този съдържа междинен етап на съхраняване на данните в паметта, съобщава Phys.

Квантовата памет е по-известна като ключов компонент на квантовите ретранслатори, чиято задача е да разпространяват квантовото заплитане на големи разстояния. Това е важна предпоставка за бъдещия квантов интернет, но квантовата памет има и други приложения: тя може да синхронизира квантовите процесори, да разпределя заплитането в мрежата и, както показва новото изследване, да изпълнява задачи, считани досега за непостижими.

Изследователите използват слаби светлинни импулси, чиято поляризация кодира информацията. Тези импулси са били съхранени в голям ансамбъл от охладени с лазер неутрални атоми – високопроизводителна квантова памет, която съчетава почти уникална ефективност и изключително нисък шум. След „записването“ състоянията се извличат и преминават през останалата част от протокола, където се извършва проверка в съответствие със строгите изисквания за безопасност.

Резултатите показаха, че паметта отговаря на строгите изисквания на транзакцията, позволявайки създаването и проверката на токените от типа „квантови пари“.

„Това е първият случай на интегриране на квантова памет в цялостен криптографски протокол“, казва Адриел Маман, първи автор на изследването. – Експериментът обединява няколко ключови постижения както във фотонната реализация, така и в областта на съхранението. „Постигането на високата ефективност и ниския шум, необходими за протокола, наистина демонстрира колко далеч е стигнала квантовата памет.

Разработката отваря врати за много по-широк спектър от приложения – от сигурни многостранни протоколи до анонимна комуникация.

Квантовото състояние на материята, което не взаимодейства с фотоните и поради това е неоткриваемо чрез спектроскопски методи, се нарича тъмно състояние. Група учени от Южна Корея наскоро демонстрира експериментално това, което досега се смяташе за възможно само теоретично: създаването на колективно квантово заплитане, произхождащо от тъмните състояния.