Квантовая связь: быстрее света?

Их вытеснило радио, которое используется и сегодня. Однако главенствующую роль сейчас занимает мобильная связь 3G/4G. Не за горами высокоскоростная связь стандарта 5G. Однако все это «завязано» на электромагнитном излучении. Повышение частоты не может быть бесконечным, поэтому на смену классической связи придет квантовая.

О квантовой запутанности

В физике есть такое явление, как запутанность частиц. Например, если вы попытаетесь замерить спин одной запутанной частицы, то в этот же момент вторая частица примет противоположенное состояние. Что самое главное, этот принцип в теории работает абсолютно на любых расстояниях, а значит, можно организовать моментальную связь между отдельными городами и даже планетами.

Проще говоря, как только вы надеваете правый носок на ногу, то второй автоматически становится левым независимо от того, как далеко он находится. Предположим, у получателя и отправителя есть запутанные коты Шредингера в неопределенном состоянии «жив-мертв». Как только отправитель посмотрит в ящик и увидит, что кот жив, то у получателя в ящике уже окажется мертвый кот.

Проблема в том, что заранее нельзя сказать о том, что ждет кота до момента наблюдения. Если вам необходимо таким образом послать четкую последовательность «жив-мертв» (альтернативу 1 и 0 из информатики), то это не получится, ведь состояние определяется случайно. Решение нашли в 2006 году с помощью слабых квантовых измерений. Как оказалось, крышку ящика можно слегка приоткрыть. Если состояние нас не удовлетворяет, то можно закрыть ящик и повторить «подсматривание».

Квантовая запутанность

Появилась идея хранения запутанных частиц неограниченное количество времени и поддерживания состояния суперпозиции. Несмотря на разрушение запутанности и отсутствие реальных установок, ученые уверены, что создание квантовых средств коммуникации лишь вопрос техники.

Почему не быстрее света

Квантовая телепортация и передача информации сейчас активно применяются для создания безопасных каналов связи. Казалось бы, информация способна передаваться быстрее скорости света. На самом деле нет, и парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена это как раз и показывает. Передать информацию таким образом быстрее света нельзя, поскольку мы не можем предопределить, какое состояние примет частица в момент измерения. Проще говоря, передаются случайные значения.
На практике используется протокол квантовой телепортации. Если не вдаваться в подробности, то для достоверной передачи информации необходим специальный ключ, который «согласует» корректность измерения квантовых частиц получателя и отправителя. Для этого используется классический канал в 2 бита, как правило, оптоволоконный.

Преимущество – беспрецедентная защищенность. Фотон нельзя продублировать, а при попытке вторгнуться изначальное состояние будет потеряно, поэтому кража информации просто невозможна. Минус – ограниченная дальность передачи. Квантовый сигнал нельзя усилить, поскольку это будет считаться вмешательством и информация потеряется. На практике канал связи ограничивается 30 километрами. В лабораторных условиях возможна передача на расстояния в 100-200 километров.

Будущим решением может стать передача информации квантовым протоколом через спутники. Китай уже провел эксперимент передачи данных между Пекином и Веной посредством аппарата Мо-цзы. Однако наличие канала для передачи ключа остается неизменным, что и является одной из уязвимостей.

Источник: ПЯТЫЙ ЭЛЕМЕНТ