Безопасная квантовая связь была создана на расстоянии 511 километров между двумя китайскими городами с помощью ретранслятора в середине. Это может помочь расширить безопасные квантовые сети.
Известно, что когда пара фотонов квантово запутана, можно мгновенно вывести состояние одного из них, измерив другое, независимо от расстояния, разделяющего их. Это основа квантового шифрования – использование запутанных частиц для создания надежных ключей и обеспечения секретности сообщений.
Сообщается, что в ходе предыдущих исследований специалисты создали запутанные пары фотонов и передали один из них приёмнику, создав связь, которая может установить квантовый ключ. Но Цян Чжан из Университета науки и техники Китая и его коллеги увеличили максимальное расстояние квантового канала распределения ключей через кабель, используя промежуточный шаг, который не считывает данные, а только проверяет, соответствуют ли они тому, что было отправлено другим источником.
Лазеры на обоих концах волоконно-оптического кабеля посылают фотоны навстречу друг другу. Эти частицы света находятся в случайных фазах, характере пиков и впадин в их движении. Когда пара фотонов с совпадающей фазой встречается в среднем концентраторе, система предупреждает как отправителя, так и получателя по традиционному каналу передачи данных.
Поскольку на каждом конце связи известно, передается и соответствует ли это фазе другого, они могут обмениваться квантовым ключом, который может использоваться для шифрования данных, передаваемых по традиционным сетям. Главное, что центральный узел не знает, что было отправлено, только совпадают ли два сигнала.
Недавний эксперимент Toshiba Europe в Кембридже, Великобритания, продемонстрировал связь длиной 600 километров с использованием той же технологии, но все аппараты были размещены в одной лаборатории. Китайская команда использовала волоконно-оптическую связь длиной 511 километров, протянутую между городами Цзинань и Циндао, с центральным приемником, расположенным между ними в Мажане.
Чжан говорит, что между двумя лабораториями существует здоровая конкуренция за расширение дистанционных рекордов друг друга. “В лаборатории у вас есть кондиционер, но в полевых условиях, когда температура меняется, вы будете наблюдать дрейф фазы фотона”, – сказал он британским специалистам.
“Чтобы превратить то, что работает в лаборатории, в то, что работает в полевых условиях, – это хорошая работа, – говорит Питер Крюгер из Университета Сассекса, Великобритания. – В лаборатории никому не позволено говорить, потому что это разрушает эксперимент, а в полевых условиях это невозможно контролировать”.
Исследование опубликовано в Nature Photonics.
