Ïðîáëåìó êâàíòîâûõ ïîâòîðèòåëåé ìîãóò ðåøèòü àëìàçû
Ó÷åíûå-ôèçèêè ñìîãëè ñîçäàòü êâàíòîâûé ïîâòîðèòåëü, èñïîëüçóÿ â åãî îñíîâå ñïèíû â àëìàçíîì ðåçîíàòîðå. Âîçìîæíîñòè ïîâòîðèòåëÿ íå îñòàâëÿþò ñîìíåíèé — îí ñïîñîáåí âûïîëíèòü êâàíòîâîå ðàñïðåäåëåíèå øèôðîâàëüíîãî êëþ÷à.
Ïðè ïîìîùè êâàíòîâîé êðèïòîãðàôèè ìîæíî çàùèòèòü äàííûå îò êîìïüþòåðîâ ëþáîé ìîùíîñòè. Íî â òåõíîëîãèè åñòü ðÿä íåðàçðåøåííûõ ïðîáëåì — â èõ ÷èñëå îãðàíè÷åíèå â ðàññòîÿíèè, íà êîòîðîå ìîæíî ïåðåäàâàòü ñèãíàë. Ôîòîíû, ïåðåäàþùèåñÿ ïî îïòîâîëîêíó, íå ìîãóò äîëãî òàì íàõîäèòñÿ, ïîýòîìó ïåðåäà÷à ñèãíàëà íà íåñêîëüêî ñîòåí êèëîìåòðîâ — ïîêà ìàêñèìóì.
Äëÿ ýòîãî ñïåöèàëèñòû è ðàáîòàþò íàä êâàíòîâûìè ïîâòîðèòåëÿìè, êîòîðûå ñïîñîáíû õðàíèòü èñõîäíûé êîä è óñèëèâàþò ñèãíàë ïðè êâàíòîâîì ðàñïðåäåëåíèè êëþ÷à. Êëàññè÷åñêèé ïîâòîðèòåëü èñïîëüçîâàòü íåëüçÿ, èíà÷å ïîòåðÿåòñÿ âåñü ñìûñë êâàíòîâîé êðèïòîãðàôèè— èíôîðìàöèÿ áóäåò õðàíèòüñÿ â îáû÷íîì âèäå.
Ïðîáëåìà áåçîïàñíîñòè êâàíòîâîé êîììóíèêàöèè ìîæåò áûòü ðåøåíà ïðè ïîìîùè êâàíòîâîãî ïîâòîðèòåëÿ èç äåôåêòíûõ àëìàçîâ
 æóðíàëå Nature îïóáëèêîâàíà ðàáîòà ãðóïïû ó÷åíûõ ïîä ðóêîâîäñòâîì ñîîñíîâàòåëÿ Ðîññèéñêîãî êâàíòîâîãî öåíòðà, ïðîôåññîðà Ìèõàèëà Ëóêèíà. Âìåñòå ñ íèì ðàçðàáîòêîé çàíèìàëèñü ôèçèêè èç Ãàðâàðäñêîãî óíèâåðñèòåòà è Ìàññà÷óñåòñêîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî èíñòèòóòà. Ó÷¸íûì óäàëîñü ñîçäàòü ñèñòåìó, êîòîðàÿ ñïîñîáíà âûñòóïèòü â êà÷åñòâå êâàíòîâîãî ïîâòîðèòåëÿ.
Ó÷åíûå ðàññìàòðèâàëè ïðîòîêîë êâàíòîâîãî ðàñïðåäåëåíèÿ êëþ÷à, â êîòîðîì ó÷àñòâîâàëè äâà ïîëüçîâàòåëÿ, Àëèñà è Áîá, à òðåòüÿ ñòîðîíà, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñèñòåìîé ñ îïðåäåëåííîé ïàìÿòüþ äëÿ õðàíåíèÿ èñõîäíûõ äàííûõ, êëþ÷ â ðåçóëüòàòå íå ïîëó÷àåò. Ïðè ýòîì îíà ïðåäîñòàâëÿåò Àëèñå è Áîáó äàííûå î êâàíòîâîì ñîñòîÿíèè, êîòîðûå íóæíû äëÿ ðàñïðåäåëåíèÿ êëþ÷à. Äëÿ ýòîãî ñèñòåìà îñóùåñòâëÿåò áåëëîâñêîå èçìåðåíèå ñîñòîÿíèé, çàêîäèðîâàííûõ â ôîòîíû, êîòîðûå îòïðàâëÿþò Àëèñà è Áîá, à èòîã ñîîáùàåò ïî îòêðûòîìó êàíàëó.  ðåçóëüòàòå, ýòè äàííûå âìåñòå ñ òåìè, êîòîðûìè âëàäåþò òîëüêî Àëèñà è Áîá, îáðàçóþò áèòîâóþ ñòðîêó, à îíà èñïîëüçóåòñÿ â êà÷åñòâå êëþ÷à. Âàæíî, ÷òîáû èíôîðìàöèÿ, îòïðàâëÿåìàÿ Àëèñîé è Áîáîì, äîõîäèëà äî òðåòüåé ñòîðîíû îäíîâðåìåííî, è äî íåäàâíåãî âðåìåíè èìåííî ýòî ÿâëÿëîñü íåðàçðåøèìîé çàäà÷åé.
Óçåë êâàíòîâîé ïàìÿòè, êîòîðûé ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â ðîëè êâàíòîâîãî ïîâòîðèòåëÿ. Èçîáðàæåíèå: Bhaskar, M.K., et al.— Nature.
Ãðóïïà ôèçèêîâ ïîä ðóêîâîäñòâîì Ëóêèíà èñïîëüçîâàëà â êà÷åñòâå óçëà ïàìÿòè êðåìíèåâûå äåôåêòíûå öåíòðû, íàõîäÿùèåñÿ â àëìàçíîì ðåçîíàòîðå. Òàêèì îáðàçîì, äàííûå (ôîòîíû), êîòîðûå ïðèõîäÿò îò Àëèñû è Áîáà, âñòóïàþò âî âçàèìîäåéñòâèå ñî ñïèíàìè â àëìàçå è ïðè îõëàæäåíèè äî àáñîëþòíîãî íóëÿ ñîõðàíÿþò ñâîå ñîñòîÿíèå íà äëèòåëüíîå âðåìÿ — ïðèìåðíî íà 0,2 ìèëëèñåêóíäû. Àâòîðû ðàáîòû ïðè ïîìîùè íåðàâåíñòâ Áåëëà óäîñòîâåðèëèñü, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå êëþ÷à ÿâëÿåòñÿ êâàíòîâûì.
Ñëåäóþùèé ýòàï ðàáîòû ó÷åíûõ — ñäåëàòü ñèñòåìó áîëåå ýôôåêòèâíîé, èñïîëüçóÿ ÿäðà èçîòîïà óãëåðîäà. Òàêæå ôèçèêè ïëàíèðóþò ìàñøòàáèðîâàòü êâàíòîâóþ ñåòü, ïðèìåíÿÿ ñîçäàííûé êâàíòîâûé ïîâòîðèòåëü.
 áóäóùåì òàêèå ïîâòîðèòåëè ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ðàçâèòèÿ êðóïíûõ êâàíòîâûõ ñåòåé, â òîì ÷èñëå êâàíòîâîãî èíòåðíåòà.




