Описаны характеристики фотонов для защиты квантовых вычислений будущего

Потребители должны быть уверены, что транзакции, которые они совершают в Интернете, безопасны и надежны. Основным методом защиты транзакций клиентов и другой информации является шифрование, при котором жизненно важная информация кодируется с помощью ключа с использованием сложных математических задач, которые трудно решить даже для компьютеров.

Но даже это может оказаться недостаточным: зашифрованная информация может быть декодирована будущими квантовыми компьютерами, которые будут пробовать одновременно несколько ключей и быстро находить нужный.

Чтобы подготовиться к этой возможности в будущем, исследователи работают над созданием кодов, которые не могут быть взломаны квантовыми компьютерами. Эти коды полагаются на распределение одиночных фотонов, которые имеют квантовый характер, исключительно между сторонами, которые хотят общаться. Новые квантовые коды требуют, чтобы эти фотоны имели одинаковый цвет, поэтому их невозможно будет отличить друг от друга, а полученные устройства, сети и системы образуют основу будущего «квантового Интернета».

Исследователи из Университета Айовы изучали свойства фотонов, испускаемых твердыми телами, и теперь могут предсказать, насколько резким может быть цвет каждого испускаемого фотона. В новом исследовании ученые теоретически описывают, сколько из этих неотличимых фотонов можно одновременно отправить по оптоволоконному кабелю для установления защищенной связи и как быстро эти квантовые коды могут отправлять информацию.

«До сих пор не было хорошо обоснованного количественного описания шума в цвете света, излучаемого этими кубитами, а также шума, ведущего к потере квантовой когерентности в самих кубитах, что важно для вычислений, - говорит Майкл Флатте (Michael Flatté), профессор кафедры физики и астрономии и автор исследования. - Данная работа обеспечивает это».