О грядущей квантовой революции, «дырах» квантовой криптографии и возможности передавать информацию быстрее скорости света «Газете.Ru» рассказал лауреат Международной премии по квантовым коммуникациям Александр Львовский – профессор физического факультета Университета Калгари и член управляющего совета Российского квантового центра.

Рис. 1. Александр Львовский – профессор
физического факультета Университета Калгари
и член управляющего совета Российского
квантового центра.

– Могли бы вы дать четкое определение, что понимать под квантовыми компьютерами?

• Как и в любой динамично развивающейся области, всеобщего согласия об определении нет. Поэтому приведу свое собственное. Квантовый процессор – это сложный, «сцепленный», квантовый объект, состояние которого мы можем полностью контролировать на уровне элементарных компонентов и который используется для вычислительных задач.

Предполагается, что квантовый компьютер может решать некоторые задачи несравненно быстрее классического.

– Возможно ли создание коммуникационных устройств, использующих феномен квантовой сцепленности, для обмена информацией со скоростью, превышающей скорость света? Позволяет ли квантовая сцепленность передавать информацию без использования классических каналов связи?

• Квантовая сцепленность влечет за собой ряд странных физических явлений, которые Эйнштейн назвал «жутковатым действием на расстоянии». Мы можем наблюдать эти явления экспериментально. Однако их, к сожалению, нельзя применять для передачи сообщений быстрее света.

Это в принципе невозможно, по крайней мере в рамках современных научных знаний.

Что же касается второй части вашего вопроса, ответ, несомненно, положительный. Весь мир квантовый. Классическая физика – лишь частный случай, приближение квантовой физики, которое действительно для мира больших предметов, в котором мы живем. А информация – вещь эфемерная, ее можно передавать и с помощью микроскопических частиц, для которых это приближение не действует.

– Является ли истинным квантовым компьютером вычислительное устройство, о создании которого заявила в мае этого года компания D-Wave??

• Это не совсем моя область, поэтому отвечу кратко. Насколько я понимаю, D-Wave не является полноценным квантовым компьютером в современном понимании и не дает в полной мере воспользоваться преимуществами этого гипотетического устройства. Однако определенные свойства, характерные для квантового компьютера, у изделия имеются. В любом случае это совсем не «жульничество», а вполне достойное направление научных исследований.

– Оправданны ли заявления об объективной стопроцентной безопасности квантового шифрования в свете последних новостей об удачных опытах взлома квантокриптографических систем, в частности группой Вадима Макарова из норвежского Университета наук и технологий в Трондхайме, опубликовавшей статью в Nаture.

• Знаете, если, допустим, невнимательный шифровальщик не обратил внимания, что у него за спиной стоит вражеский шпион, то, каким бы надежным ключом он ни пользовался, секретности добиться не удастся. В опытах Макарова и коллег речь идет именно о таких способах «взлома», хотя, конечно, на менее прямолинейном уровне, а именно используются некоторые технические недостатки фотонных детекторов, применяемых в квантовой криптографии. А теорема об абсолютной надежности квантовой криптографии доказана в предположении, что детекторы идеальны.

Подобные изыскания чрезвычайно важны, ибо они позволяют найти «дыры» в теоретически безупречной ткани квантовой криптографии.

Они показывают, что гонка между шифровальщиком и шпионом с появлением квантовой криптографии никуда не делась, она лишь перешла в другую плоскость. Однако сохранение такой гонки нисколько не умаляет достоинств квантовой криптографии перед классической: многие виды последней не надежны даже теоретически. Если сегодня сообщение кажется надежно зашифрованным с помощью современного алгоритма, никто не гарантирует, что через десять лет не появится квантовый компьютер, который этот код взломает. А правильно примененная квантовая криптография исключает такую возможность.

– Существуют ли сильные физические ограничения, делающие физическую реализацию квантового процессора объективно невозможной? Не является ли истинный квантовый компьютинг математической абстракцией?

• Нет и нет. Создание квантового компьютера – невероятно сложная техническая задача, но решаемая.

– Расскажите про первую Международную конференцию по квантовым технологиям, которая только что прошла в Москве: насколько это значимое событие в мире квантовых исследований?

• В мире проходят конференции по квантовым технологиям практически каждую неделю, но этот симпозиум особенно представительный. Очень редко бывает так, чтобы столько «звезд» из разных областей квантовых технологий собрались вместе. Поэтому такое собрание, несомненно, важное событие, но ещё более важен повод, по которому оно состоялось. Это начало работы Российского квантового центра, уникального для России научного предприятия, призванного с самого начала своей деятельности стать крупным игроком на международной арене исследований в области квантовых технологий.