Световой импульс можно нарезать на короткие временные окошки, как поезд на вагоны. Если два фотона рождаются вместе и их вагоны оказываются жёстко связаны — приход одного в определённое окно гарантирует, что второй пришёл в парное окно, — такую связь называют спутанностью во времени. Она не боится тусклого канала: даже когда часть импульсов теряется, оставшиеся пары сохраняют свою согласованность.
В новой работе физики собрали источник таких пар, рассчитывая на простоту и долгую стабильную работу. Вместо громоздких схем — компактная установка, которая выдаёт яркие пары фотонов со спутанностью по времени. Качество спутанности проверили новым методом: фотоны пропускали через два вложенных интерферометра (устройства, где свет расщепляется и снова сводится, накапливая разницу фаз). Если фазы совпадают предсказанным образом — спутанность настоящая.
Затем тот же поток данных обработали новым протоколом квантового распределения ключа. Его особенность — гибкость: один набор измерений позволяет менять число временных окошек и их длину уже после эксперимента, как будто перекраиваешь расписание поездов, не отправляя состав заново. Это помогает выбрать настройки, при которых скорость генерации ключа максимальна для конкретной линии.
Оказалось, что при сильном шуме и потерях выгоднее использовать не два состояния (пришёл/не пришёл), а больше — три, четыре, пять временных окошек. В таких режимах ключ рождается быстрее, чем при обычной двоичной схеме. Значит, для дальней связи по обычному оптоволокну спутанность во времени может стать рабочим инструментом, а не только лабораторным курьёзом.
Спутанность во времени похожа на двух танцоров, которые всегда поворачиваются одновременно, даже если один из них танцует в шумном зале, а другой — за стеной.