Фізики запропонували легко масштабований спосіб розподілу інформації по квантових каналах зв'язку між кількома учасниками. Вчені експериментально реалізували розроблений протокол у Брістолі на відстані десятків кілометрів. Роботу опубліковано в журналі.
Квантова комунікація дозволяє користувачам обмінюватися інформацією по абсолютно захищеному каналу зв'язку. Справа в тому, що безпека такого способу передачі повідомлень заснована не на обчислювальній складності певних алгоритмів, які теоретично можуть бути зламані, а на фундаментальних законах фізики. Використання квантової заплутаності дозволяє легко дізнатися, чи прослуховується канал зв'язку.
Щоб повноцінно використовувати квантовий зв'язок, необхідно навчитися передавати інформацію на відстані близько десятків і сотень кілометрів. Більшість реалізованих прикладів квантової комунікації, масштабованих до таких розмірів, засновано на використанні повторювачів, або довірчих вузлів. Проблема полягає в тому, що якщо цих вузлів багато, то забезпечити безпеку кожного з них не представляється можливим.
Вчені з Англії, Австрії, Хорватії та Китаю під керівництвом професора Руперта Урсіна (Rupert Ursin) розробили новий метод розподілу інформації між кількома користувачами на великі відстані без довірчих вузлів і складної багаточастичної заплутаності і провели сеанс квантового зв'язку в Брістолі між вісьмома учасниками.
Метод, запропонований вченими, заснований на простій двучастинній заплутаності між частотними модами сигналу. Такий підхід дозволяє квадратично скоротити кількість використовуваних каналів зв'язку, що дуже важливо для масштабованості квантової комунікації. Більш того, в той час як користувачів з'єднує всього один канал, кожен може передати секретну інформацію кожному, тобто топологія логічного зв'язку, незважаючи на просту фізичну імплементацію, - це повний граф.
Для демонстрації розробленої схеми фізики розглянули групу з восьми користувачів. Для успішного розподілу достатньо було взяти вісім частотних мод, всередині яких фотони були заплутані. Для експериментального підтвердження вчені провели сеанс у Брістолі з використанням оптоволокна, а заплутаність створювалася в нелінійних кристалах. В результаті фізикам вдалося досягти швидкості генерації ключа близько ста біт в секунду.
За допомогою такої схеми також можна розподіляти заплутаність, що важливо для реалізації квантового інтернету. Раніше ми писали як фізикам з Китаю вдалося заплутати два вузли пам'яті через оптоволокно довжиною 50 кілометрів. У вересні 2017 року ця ж група вчених встановила рекорд дальності квантового зв'язку: за допомогою супутника вчені телепортували квантовий стан на відстань понад 7500 кілометрів.