На любых выборах существует риск, что кто-то подсмотрит ваш бюллетень. Физики предложили решение: анонимное голосование, защищённое не организационными мерами или доверием к людям, а фундаментальными законами природы.
Их «волшебная урна» оперирует частицами света — фотонами. Четверо участников воздействуют на свои фотоны, словно бросая в урну цветные шарики, связанные невидимой нитью — квантовой запутанностью. Запутанность — это особая нелокальная связь между частицами, при которой состояние одной мгновенно коррелирует с состоянием другой, независимо от расстояния. Именно она скрывает индивидуальный выбор: любая попытка измерить состояние одного «шарика» неизбежно разрывает эту связь, безвозвратно уничтожая информацию о тайне голосования. Четыре такие сцепленные частицы формируют так называемое GHZ-состояние — названное в честь физиков Гринбергера, Хорна и будущего нобелевского лауреата Антона Цайлингера, которое представляет собой максимально запутанное состояние четырёх кубитов. Итог считывают методом фотометрии — измерения характеристик света, — и «урна» выдаёт только общую сумму голосов, не раскрывая, кто как проголосовал. Секретность держится на двух столпах: фундаментальном ограничении скорости света, препятствующем мгновенной передаче информации, и квантовой энтропии — мере хаоса и неопределённости, которая делает результат принципиально непредсказуемым для стороннего наблюдателя.
Эксперимент удался в 87% случаев — пока это лишь настольный прототип, демонстрирующий осуществимость идеи. Но вот ключевой поворот: взломать такую систему нельзя в принципе. Природа запрещает копирование неизвестного квантового состояния — это следствие теоремы о запрете клонирования, и данное ограничение лежит глубже любого программного кода или шифра. Это не вопрос технологической стойкости, а прямой запрет, наложенный законами квантовой механики.
GHZ‑состояние придумали в 1989 году Дэниэл Гринбергер, Майкл Хорн и Антон Цайлингер. Название сложилось из первых букв их фамилий.
Тема тайных выборов с квантовой защитой появляется в киберпанке: в «Лавине» Стивенсона герои голосуют с помощью криптоключей, но только квантовая механика обещает абсолютную тайну.