В статье, вышедшей вчера в Nature Physics, группа учёных из Австрии, Чехии и Великобритании представила продвинутый и помехоустойчивый способ измерения перепутывания многомерных квантовых систем. Это исследование закладывает основы для создания невзламываемых криптографических протоколов.

Применяя разработанный метод к фотонам, перепутанным в их пространственной структуре, экспериментаторы, базирующиеся в венском Институте квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) смогла определить структуру перепутывания и доказать её многомерность. Они также установили мировой рекорд наивысшей безусловной размерности перепутывания для таких экспериментов — 9-мерное перепутывание орбитального углового момента двух фотонов в 11-мерном подпространстве каждого из них.

«Самое удивительное в нашем методе заключается в том, что он нуждается только в двух измерениях, независимо от того, насколько большим или сложным может быть перепутанное состояние», — сообщил Мехул Малик (Mehul Malik), профессор Физико-технической школы университета Хериота-Уотта в Эдинбурге (Шотландия).

Коррелированные результаты таких измерений, представляющие разные квантовые уровни, могут использоваться в качестве «квантовой азбуки» для шифрования данных, передаваемых на большие расстояния. Любая попытка вмешаться в такие коммуникации разрушит перепутывание, обнаружив присутствие взломщика.

Разработчики нового метода в настоящее время заняты поиском путей непосредственного его использования в криптографических протоколах. Они рассчитывают, что данная техника получит широкое применение в различных квантовых системах, в том числе основанных на атомах и сверхпроводящих схемах.