Ученым удалось передать квантовый ключ на 511 километров

Физики создали квантовую линию передачи данных между двумя городами.

Группа физиков из Научно-технического университета Китая под руководством Цзянь-Вэй Паня смогла передать секретный квантовый ключ на расстояние 511 километров. Как отмечает N+1, ученые создали квантовую линию передачи данных не в лаборатории, а в реальных условиях между двумя городами.

Одним из самых перспективных протоколов квантового распределения является протокол полей-близнецов (TF). В отличие от стандартного протокола, который предполагает, что Алиса напрямую отправляет Бобу фотоны, протокол TF предполагает, что между Алисой и Бобом располагается Чарли, который сравнивает их и объявляет, совпали ли полученные биты или нет. Важно, что у Чарли нет информации о пришедших к нему битах, он может только сравнивать их и объявлять совпали они в данный момент или нет, поэтому Чарли — недоверенный узел.

Теперь ученые реализовали протокол полей-близнецов в реальных условиях. При этом скорость генерации ключей в их эксперименте преодолела теоретический предел для линии без повторителей. Алиса находилась в городе Циндао, а Боб — на расстоянии 511 километров в Цзинане. Между ними располагался Чарли, к которому были проведены кабели из 12 оптоволокон (они использовали уже существующие кабели). Восемь из этих волокон продолжали использовать для классической связи и ученые не задействовали их в эксперименте. Оставшиеся нужны были для непосредственно передачи секретного ключа, синхронизации длин волн лазеров и синхронизации времени прихода импульсов.

Серьезный недостаток, порождающий технологическую сложность протокола TF — использование двух разных лазеров, сигналы от которых должны интерферировать. То есть они должны иметь одинаковые длины волн, поляризацию и приходить к Чарли в одно и то же время. Именно поэтому в общем кабеле для передачи ключа отдельное оптоволокно необходимо для синхронизации длин волн лазеров. Кроме того, ширина спектра лазеров Алисы и Боба должна составлять примерно 1 Гц. Добиться такой ширины спектральной линии помогают узкополосные резонаторы в схеме Паунда — Древера — Холла.

Решение всех перечисленный проблем еще не дает возможности реализовать протокол на большом расстоянии.