Квантовая суперпозиция — одна из увлекательных особенностей квантовой физики. «Чтобы проверить безопасность канала связи, мы можем использовать частицы света, фотоны, на которые мы кодируем квантовые биты (аналогичные битам, используемым в вычислениях)», — объясняет Сирил Лаплейн, исследователь из Группы прикладной физики в UNIGE. Он продолжает: «Затем мы используем свойства квантовой суперпозиции, позволяя фотону находиться одновременно в двух состояниях, чтобы проверить безопасность канала связи». Действительно, если фотон перехватить и прочитать, суперпозиция состояний теряется, остается только одно из двух состояний.
Следовательно, получатель может узнать, было ли перехвачено сообщение.Потребность в квантовых повторителяхПоскольку этот протокол основан на использовании одиночных фотонов, существует нежелательный шанс потерять частицы, когда они распространяются по традиционным каналам связи, таким как оптическое волокно.
Эта проблема становится все более острой с увеличением расстояния. Для связи на большие расстояния потребуются ретрансляторы, которые усиливают и ретранслируют сигнал. Однако невозможно использовать такую процедуру в квантовой коммуникации без разрушения суперпозиции состояний.
Физикам необходимо создать квантовый повторитель, способный сохранять двойственный характер фотона, но также создавать такое состояние, что является настоящей проблемой.Решение на основе кристалловЧтобы построить квантовый ретранслятор, ученые исследовали множество атомных газов, для чего обычно требуется тяжелая экспериментальная аппаратура. «Мы используем кристалл, способный сохранять квантовое состояние света. Его преимущество заключается в том, что он относительно прост в использовании с возможностью очень длительного хранения », — поясняет Жан Этесс, соавтор статьи.
Эти кристаллы способны поглощать свет и восстанавливать его позже, не читая закодированную на нем информацию. Кроме того, они могут генерировать одиночные фотоны и сохранять их по запросу. Еще одним важным преимуществом является их способность к миниатюризации.Поскольку кристалл является источником и памятью для квантовой информации, он упрощает протокол для квантовых повторителей и закладывает основу квантового Интернета.
Физики в UNIGE уже работают над созданием элементарного звена квантовой связи с использованием ретранслятора.