Реализовано квантовое распределение ключей, не зависящее от измерительных устройств (DI-QKD), между двумя узлами на одиночных атомах, соединенных оптоволокнами длиной до 100 км. Для увеличения частоты генерации запутанных состояний использованы однофотонная интерференция (для объявления событий) и квантовая конверсия частоты, снижающая потери в волокне. Специальная ридберговская схема излучения подавляет эффект отдачи фотона на атом без внесения дополнительного шума. Достигнута высокоточная атом-атомная запутанность и положительные асимптотические скорости ключа на всей дистанции. На 11 км за 624 часа подготовлено 1,2 млн объявленных пар Белла, что дало оценку конечного извлекаемого ключа с защитой от общих атак на уровне 0,112 бита на событие. Результаты устраняют разрыв между демонстрационными экспериментами по квантовым сетям и их практическим применением.
Обычные сообщения перехватывают, и никто не заметит. Физики придумали способ создать общий секрет, который сразу ломается от чужого взгляда. Вместо бумаги — одиночные частицы света. Такая квантовая связь использует закон: любое измерение меняет квантовый объект.
Это похоже на две монеты, неразрывно связанные. Бросаете одну — вторая, даже за 100 км, всегда падает той же стороной. Но стоит подсмотреть, и монета переворачивается, выдавая шпиона. Именно такую пару создали из двух атомов. Чтобы атомы «познакомились» на расстоянии, каждый выпустил по фотону-монете. Беда в том, что в оптоволокне свет быстро тускнеет. Учёные перекрасили фотоны в удобный инфракрасный цвет, а затем — обратно. Ещё одна помеха: испуская фотон, атом получает отдачу и теряет синхронность. Для этого атом перевели в особое состояние — его электрон ушёл на дальнюю орбиту, и атом раздулся, как воздушный шар. Такой «шар» сдувается мягко, без пинка, не создавая шума. Идею такой ловушки для перехватчиков разработали Артур Экерт и Чарльз Беннет.
Результат: на 100 км связь работала с высокой точностью, а ключ добывали без остановки. На 11 км за 26 дней собрали 1,2 миллиона монетных пар и извлекли из них тайные биты со скоростью 0,112 бита на пару. Квантовый интернет, где подслушивание запрещено самой природой, перестаёт быть фантазией.
🎯 Запутанные частицы ведут себя точь-в-точь как парные монеты: выпадают одной стороной, где бы их ни бросили, а подглядывание мгновенно меняет их и выдаёт нарушителя.
🎬 Фантасты давно эксплуатируют эту идею: в романах Урсулы Ле Гуин «ансибль» обеспечивает мгновенную связь именно за счёт запутанных частиц.