Запутанные фотоны против мутной среды ✛

Оригинал: "Entanglement-enabled image transmission through complex media"
arXiv:2508.14616 · 2025-08-20 · CC BY 4.0 · 1 мин
Учёные использовали квантовую запутанность, чтобы передавать изображения через рассеивающие среды, которые полностью скрывают обычный свет.

Обычный свет в мутной воде, тумане или за космической пылью рассеивается, превращая любое изображение в размытое пятно. Даже точные замеры яркости (фотометрия) не могут пробиться сквозь этот хаос.

Но можно взять пару запутанных фотонов. Такие частицы связаны незримой нитью: всё, что происходит с одной, мгновенно отражается на другой, как у двух пловцов, которые всегда синхронно повторяют движения. Эту странную связь изучали Джон Белл и Ален Аспе. Один фотон пропускают через мутную воду, а второй оставляют в стороне. Хотя прошедший свет становится неузнаваемым, информация о картинке не исчезает: она сохраняется в движениях нетронутого близнеца. Считывая эти движения, можно восстановить чёткое изображение так, будто среда стала прозрачной — но только для этого квантового дуэта.

Получается скрытый канал: для постороннего наблюдателя там лишь белый шум, а для того, кто знает ритм пары, — ясный образ. Такую связь почти невозможно перехватить, а её можно настроить под любую рассеивающую среду, от биологических тканей до облаков.

Квантовая запутанность уже применяется для сверхсекретных банковских транзакций. Новый метод обещает вывести такую защиту на уровень целых изображений, а не только ключей.

E_{\text{out}} = S E_{\text{in}}
Выходное поле равно матрице рассеяния, умноженной на входное поле.
\Psi_{\text{out}} = S \Psi_{\text{in}} S^t
Выходная двухфотонная волновая функция получается умножением входной матрицы на матрицу рассеяния слева и на её транспонированную справа.
Учёные
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIStephen HawkingJacob BekensteinLudwig BoltzmannDavid Deutsch
Понятия
квантовый интернет запутанность фотонов трёхфотонная запутанность рассеяние света на свете рассеяние света передача данных мутная среда оптическое волокно камера пропускание оптический фильтр распространение информации защищённая связь голография томография шифрование гибридный подход полуклассический центр обработки данных квантовые световые сети