|
Безопасная телепортация изображений по сети
|
|
|
|
Компания Nature Communications опубликовала исследование международной группы Wits и ICFO — Института фотонных наук, которое демонстрирует подобную телепортации транспортировку «образцов» света — это первый подход, который может передавать изображения по сети без физической отправки изображения. и решающий шаг на пути к реализации квантовой сети для многомерных запутанных состояний. Квантовая связь на больших расстояниях является неотъемлемой частью информационной безопасности и была продемонстрирована на двумерных состояниях (кубитах) на очень больших расстояниях между спутниками. Этого может показаться достаточно, если мы сравним его с его классическим аналогом, то есть с отправкой битов, которые могут быть закодированы в единицах (сигнал) и нулях (нет сигнала), по одному. Однако квантовая оптика позволяет нам расширить алфавит и безопасно описывать более сложные системы за один раз, например, уникальный отпечаток пальца или лицо. «Традиционно две взаимодействующие стороны физически передают информацию друг другу, даже в квантовом мире», — говорит профессор Эндрю Форбс, ведущий исследователь из Университета Витса.
|
|
|
|
«Теперь можно телепортировать информацию так, чтобы она никогда физически не пересекала соединение — технология «Звездного пути» стала реальностью». К сожалению, телепортация до сих пор была продемонстрирована только с трехмерными состояниями (представьте себе трехпиксельное изображение), поэтому для достижения более высоких измерений требуются дополнительные запутанные фотоны. В этом исследовании команда провела первую экспериментальную демонстрацию квантового транспорта многомерных состояний, используя всего два запутанных фотона в качестве квантового ресурса, в результате чего информация оказалась «телепортированной» от отправителя к получателю. Чтобы добиться успеха, команда использовала нелинейный оптический детектор, который устраняет необходимость в дополнительных фотонах, но работает для любого «шаблона», который необходимо отправить. Они сообщают о новом современном состоянии 15 измерений, причем схема масштабируется до еще более высоких измерений, что открывает путь для квантовых сетевых соединений с высокой информационной емкостью.
|
|
|
Представьте себе клиента, желающего отправить в банк конфиденциальную информацию — например, отпечаток пальца. В традиционной квантовой коммуникации информация должна быть физически отправлена от клиента в банк, всегда с риском перехвата (даже если она безопасна). В недавно предложенной схеме квантового транспорта банк отправляет одиночный фотон (один из запутанной пары) без какой-либо информации клиенту, который накладывает на него на нелинейном детекторе информацию, которая должна быть отправлена. В результате информация оказывается в банке именно так, как если бы ее туда телепортировали. Между двумя сторонами физически никогда не передается никакая информация, поэтому перехват бесполезен, в то время как квантовая связь, соединяющая стороны, устанавливается путем обмена квантово запутанными фотонами. «Этот протокол имеет все признаки телепортации, за исключением одного существенного ингредиента: для повышения эффективности нелинейного детектора требуется яркий лазерный луч, чтобы отправитель мог знать, что нужно отправить, но ему это не обязательно», — объясняет Forbes. .
|
|
|
|
«В этом смысле это не совсем телепортация, но она могла бы стать таковой в будущем, если бы нелинейный детектор можно было сделать более эффективным». Даже в нынешнем виде он открывает новый путь для соединения квантовых сетей, открывая нелинейную квантовую оптику в качестве ресурса. «Мы надеемся, что этот эксперимент, показывающий осуществимость процесса, будет стимулировать дальнейший прогресс в сообществе нелинейной оптики, расширяя границы возможного в направлении полной квантовой реализации», — говорит доктор Адам Валлес из ICFO (Барселона), один из руководителей проекта, который работал над экспериментом во время своей постдокторской стажировки в Wits. «Теперь мы должны быть осторожны, поскольку эта конфигурация не может помешать отправителю-мошеннику сохранить более качественные копии информации для телепортации, а это означает, что мы можем в конечном итоге получить множество клонов мистера Спока в мире «Звездного пути», если это то, что Скотти в розыске."
|
|
|
|
«С практической точки зрения, конфигурация, которую мы сейчас демонстрируем, уже может быть использована для создания многомерного безопасного канала для квантовой связи между двумя сторонами, при условии, что протокол не нужно снабжать одиночными фотонами, как это было бы случай квантовых повторителей». Валлес добавляет: «Проведение таких экспериментов по проверке концепции с использованием доступных в настоящее время технологий было интересным путешествием, и мы должны поблагодарить доктора Беренис Сефтон из Wits за ее решимость и обширный набор навыков, необходимых для приручения такого экспериментального зверя. это настоящая лабораторная работа, за которую ее следует похвалить». Forbes разделяет это мнение: «Это был героический эксперимент, и следует признать доктора Беренис Сефтон, поскольку именно она заставила систему работать и провела ключевые эксперименты». Команда планирует продолжить работу в этом направлении, а следующий шаг будет сосредоточен на квантовом транспорте по оптоволоконной сети.
|
|
|
|
Источник
|
