Регистрация19.11 // Первое практическое квантовое безусловно стойкое вручение битов
Исследователям впервые удалось провести протокол вручения битов в квантовом канале связи, что само по себе не представляется возможным, если опираться только на свойства квантового канала. Передача безусловно стойкого сообщения, которое не может быть подвергнуто искажению или расшифровке без согласия отправителя, оказалось возможным путём сочетания решений из квантовой физики и теории относительности Эйнштейна.
Сообщение было отправлено между Женевой и Сингапуром за 50 миллисекунд. Основой послужила работа Эдриана Кента с кафедры прикладной математики и теоретической физики университета Кэмбридж.
Вручение битов — это математическая версия отправки запечатанного конверта. Данные, отправляемые от стороны A стороне B находятся в состоянии локинга и могут быть расшифрованы только при вручении стороне B ключа от A, даже если стороны пытаются вести себя нечестно.
Это считается прорывным моментом в квантовой криптографии и удостоилось публикации в журнале Physical Review Letters. «Было продемонстрировано полностью безопасное вручение битов, опирающееся только на законы физики и ни на что более», отметил Эдриан Кент.
«Чрезвычайно полезно видеть, как теоретические идеи воплощаются в практику, благодаря сотрудничеству теоретиков и экспериментаторов».
Использование специальной теории относительности, которая интерпретирует движение между объектами, движущимися на релятивистских скоростях, было скомбинировано с квантовой физикой, к которой сам Эйнштейн относился скептически.
Полностью безопасное вручение битов только на основе одной квантовой теории по мнению исследователей было бы невозможно, поэтому дополнительный контроль со стороны СТО играет критически важную роль.
Профессор Жиль Брассард из университета Монреаля, один из основоположников квантовой криптографии и классических (неквантовых) протоколов вручения битов на хранение ("bit commitment"), не принимал участие в этом исследовании, но отметил, что предвидел попытки спасти квантовый "bit commitment" путём теории относительности, что фигурально можно выразить, как если бы Эйнштейн и Нильс Бор «восстали из своих могил и наконец-то пожали друг другу руки».
Но, как отмечает Брассард, на тот момент его идея была с изъяном. Сейчас он потрясён, что такие мечты могут стать реальностью, не только потому, что теория столь красива, но и по красоте своей экспериментальной реализации.
Вручение битов — это лишь примитив безопасности, на основе которого могут быть построены более сложные протоколы, способные полностью изменить представления о безопасности в сетях связи.
Источник: University of Cambridge, Physical Review Letters, Nature.
комментариев: 9796 документов: 488 редакций: 5664
Если квантам наступят кранты…
Честно скажу, я не читал вдумчиво объяснение в вики, поэтому могу завраться, но вроде объяснение таково: чтобы сравнить скорость с константой, её надо для начала узнать, а когда узнали, стереть. Однако, на стирание информации тратится энергия. Если по-тупому предположить, что информация — это кубиты |0〉 и |1〉, то для стирания информации вам придётся, например, все |1〉 превратить в |0〉. Откуда демону взять эту энергию? Если он черпает её извне, то всё ОК, но тогда он не часть термодинамической системы, и нет смысла говорить об изменении энтропии подсистемы (она может меняться как угодно). Если демон часть системы, то на стирание информации он будет черпать энергию с какой-то из частей этого же сосуда, тем самым в итоге увеличивая энтропию. Т.е. второе начало термодинамики таким демоном обмануть не удастся. Это объяснение на пальцах, но под это есть точные расчёты, как классические, так и квантовые.
P.S. В РКЦ-рассылке появилось сообщение с близкой в вопросу темой:
© Vladimír Bužek, «On the origin of statistical temperature in quantum Universe».
Т.е. можно связать температуру среды с тем, что происходит с атомами как носителями информации (если их рассматривать квантово-информационно).
Вообще, к «квантовой термодинамике» последнее время наблюдается небывалый всплеск интереса, судя по количеству докладов и постеров. Список старых работ-идей по теме привели
РаботаАспирантура для интересующихся: