Ученые предложили "алфавит" для квантовой связи

МОСКВА, 29 окт. Физики предложили использовать для квантовой связи структурированный свет вместо поляризованного. Это позволит перейти от двумерных режимов к многомерным, что сделает связь надежнее и быстрее. Результаты исследования опубликованы в журнале AVS Quantum Science.

Над созданием безопасной квантовой связи работают ученые многих стран. Традиционно протоколы квантовой связи реализуются с помощью поляризованного света, имеющего всего два состояния. Такие протоколы представляют собой двухуровневую систему с максимальной емкостью информационного носителя (фотона) в один бит.

Ученые из Университета Витватерсранда в ЮАР предложили использовать в квантовых протоколах структурированный свет, информационная емкость которого намного выше. Пространственные моды или паттерны такого света можно рассматривать в качестве букв алфавита квантовой информации.

"То, что мы действительно хотим, это сделать квантовую механику с паттернами света, — приводит слова ведущего автора исследования Эндрю Форбса (Andrew Forbes) пресс-служба Американского института физики. — Под этим мы подразумеваем, что свет может иметь различные узоры, которые можно сделать уникальными".

В принципе можно создать бесконечный набор паттернов для алфавита квантовой связи. Использование структурированного света обещает сделать ее еще быстрее и безопаснее, а также повысить устойчивость к внешнему шуму, например, колебаниям фонового освещения.

"Паттерны света — это путь к тому, что мы называем многомерными состояниями", — говорит Форбс. — К сожалению, инструментарий для управления ими все еще недостаточно развит и требует большой работы".

В квантовых технологиях в последнее время наблюдается большой прогресс. Использование пространственных режимов света позволяет осуществлять обмен фотонами в состоянии квантовой запутанности, а сама связь после появления протоколов многомерного распределения квантовых ключей стала более безопасной.

Структурированный свет позволит перейти к запутанным состояниям высокой размерности, как в их скалярных, так и в гибридных проявлениях, обещая множество новых квантовых приложений, которые станут основой следующей революции в квантовой коммуникации.

"Вместо двух измерений гибридные состояния обеспечивают доступ к многомерным состояниям, например, к бесконечному набору двумерных систем. Это выглядит как многообещающий путь к настоящей реализации квантовой сети, основанной на паттернах света", — сказал Форбс.