Учените измислиха как да опростят квантовите сензори – това обещава пробив в радарите и атомните часовници

С развитието си, квантовите технологии се разширяват в нови области, въпреки че преди са били представени главно в криптографията и компютрите. Следващите по ред са квантовите сензори, които ще позволят извършването на безопасни измервания от разстояние без опасения от прихващане или изкривяване.

Безопасността при дистанционните измервания е важна за създаването на високопрецизни квантови радари, космически базирани системи, мониторинг на пациенти у дома и други области, където както точността, така и сигурността на измерванията са критични. През последните години учени от британския университет в Съсекс активно изучават тази тема.

Нова статия, публикувана наскоро в списание Physical Review A, очертава възможните схеми за прилагане на защитени измервания с помощта на опростени квантови сензори. В базовата конфигурация няма нужда да се заплитат кубитите — всичко се изпълнява много по-просто, въпреки че ефектът на заплитане позволява значително увеличаване на точността на измерванията.

Основната идея на технологията SQRS (Secure Quantum Remote Sensing) е, че единични фотони се изпращат до точката на измерване. Те се доставят по отворени класически канали, например чрез оптични влакна или лазерен лъч, ако говорим за предаване към сателит. На местоназначението фотоните придобиват изместване на фазите в съответствие с измерените данни и след това се връщат на подателя през същите отворени канали.

В предложената схема само подателят може да получи резултата, тъй като той има пълна информация за квантовите състояния на изпратените фотони. Приемникът в точката на измерване няма да може да определи големината на изместване на фазите, тъй като няма опорни данни за изчисленията. Нападателят, който успее да прихване такива фотони, също няма да може да възстанови предаденото съобщение, тъй като на етапа на измерване (в момента на изместването на фазите) се въвежда допълнителна квантова неопределеност.

Учени от Китай успяха да подобрят предложения метод. Тяхната статия, публикувана на сайта arXiv, все още не е рецензирана. Изследователи от университета Гуанси показаха, че SQRS не изисква непременно използването на единични фотони, което изисква доста сложно оборудване. В работата си те доказаха, че е възможно да се мине със слаб източник на фотони. Използвайки законите на статистиката, такъв източник може да се счита за еднофотонен, коригирайки поктазателите с помощта на математически методи.

Предложението на китайските изследователи доближава практическото прилагане на безопасно квантово дистанционно наблюдение, което може да ускори развитието на квантовите технологии.