Обычные сообщения можно перехватить незаметно для отправителя и получателя. Физики разработали метод создания общего секретного ключа, который разрушается при любой попытке перехвата. Носителем информации служат одиночные частицы света — фотоны. Квантовая связь опирается на фундаментальный принцип: любое измерение необратимо меняет состояние квантового объекта.
Представьте две монеты, неразрывно связанные друг с другом. Если подбросить одну, вторая — даже на расстоянии 100 км — всегда упадёт той же стороной. Но стоит кому-то подсмотреть за броском, монета перевернётся, выдав шпиона. Такую запутанную пару учёные создали из двух атомов. Чтобы атомы «познакомились» на расстоянии, каждый испустил по фотону-монете. Проблема в том, что в оптоволокне свет быстро затухает. Исследователи перекрасили фотоны — преобразовали в удобный инфракрасный диапазон, а затем обратно. Другая помеха: испуская фотон, атом получает отдачу и теряет синхронность. Для решения атом перевели в ридберговское состояние — его электрон перешёл на дальнюю орбиту, и атом раздулся, как воздушный шар. Такой «шар» сдувается мягко, без резкого толчка, не создавая шума — лишних возмущений, разрушающих квантовую запутанность. Концепцию такой ловушки для перехватчиков — квантового распределения ключей — разработали Артур Экерт и Чарльз Беннет.
Результат: на дистанции 100 км связь работала с высокой точностью, а секретный ключ генерировался непрерывно. На отрезке 11 км за 26 дней собрали 1,2 миллиона коррелированных пар фотонов 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.