Большой шаг в сверхбезопасной квантовой связи благодаря новому источнику запутанности / квантовая физика :: шифрование :: наука

наука квантовая физика шифрование 

Большой шаг в сверхбезопасной квантовой связи благодаря новому источнику запутанности

Квантовая запутанность — это явление, при котором одна или несколько пар частиц образуют связанную систему и демонстрируют взаимозависимые квантовые состояния, независимо от расстояния между ними. Таким образом, между физическими свойствами этих частиц существует постоянная корреляция. Впервые этот принцип был экспериментально продемонстрирован Аленом Аспектом, Джоном Клаузером и Антоном Цайлингером, за что они были удостоены Нобелевской премии по физике в 2022 году. С тех пор это явление широко изучается с точки зрения его потенциального применения в передовых технологиях связи и визуализации. Однако получение достаточно стабильных для таких применений запутываний остается серьезной проблемой. "Сочетание высокой степени запутанности и высокой эффективности необходимо для таких интересных приложений, как квантовое распределение ключей или квантовые ретрансляторы, которые должны увеличить расстояние безопасной квантовой связи в глобальном масштабе или связать удаленные квантовые компьютеры", — объясняет Майкл Реймер в пресс-релизе Института квантовых вычислений (IQC) при Университете Ватерлоо (Бельгия). Чтобы преодолеть эту проблему, недавно были исследованы квантовые точки. Впервые их исследовали Мунги Бавенди, Луи Брус и Алексей Екимов, лауреаты Нобелевской премии по химии 2023 года. Они представляют собой кристаллические наноструктуры полупроводников, содержащие от нескольких сотен до нескольких тысяч атомов. Предполагается, что их структура обеспечивает достаточно высокий уровень конфайнмента, чтобы эффективно генерировать идеально запутанные фотоны. Однако и здесь возникает трудность, связанная с явлением, известным как "расщепление тонкой структуры". "Исторически системы квантовых точек сталкивались с проблемой, называемой расщеплением тонкой структуры, которая приводит к тому, что запутанное состояние осциллирует во времени. Это означает, что измерения, проводимые с помощью медленной системы детектирования, не позволяют измерить запутанность", — объясняет Маттео Пеннаккиетти (Matteo Pennacchietti), также исследователь из IQC. В своем новом исследовании, недавно опубликованном в журнале Communications Physics, Пеннаккиетти и его коллеги предлагают преодолеть эти две трудности одновременно с помощью новой системы квантовых точек. Они позволили получить практически идеальные пары запутанных фотонов. "Предыдущие эксперименты демонстрировали либо почти идеальную запутанность, либо высокую эффективность, но мы первыми выполнили оба эти требования с помощью квантовой точки", — говорит Реймер.

 В 65 раз эффективнее, чем предыдущие методы.

Для создания нового источника фотонной запутанности исследователи интегрировали квантовые точки на основе индия в нанопроволоки. Этот источник может генерировать запутанные пары фотонов по требованию с помощью лазеров. Затем они объединили квантовые точки с однофотонными детекторами высокого разрешения. В отличие от предыдущих методов обнаружения, это позволяет очень точно фиксировать время состояния запутанности в каждой точке, что делает возможным получение практически идеальных запутанностей. В лабораторных экспериментах новая система смогла генерировать пары фотонов с максимальным уровнем запутанности 98%. Полученная эффективность генерации в 65 раз выше, чем у предыдущих методик. Этот потенциал позволил создать источник запутанных фотонов для квантового распределения ключей (QKD*).

*QKD - это система для высокозащищенного обмена конфиденциальной информацией между двумя людьми, общающимися по общему каналу. Более конкретно, она позволяет двум людям генерировать и обмениваться секретными ключами, которые используются для шифрования и дешифрования сообщений. Поскольку система основана на квантовой механике, вторжение, вызвавшее аномалии, будет немедленно обнаружено.

Источник:

https://new-science.ru/na-solnce-obnaruzheno-radioizluchenie-pohozhee-na-planetarnye-polyarnye-siyaniya/

https://www.nature.com/articles/s42005-024-01547-3

наука,квантовая физика,шифрование
Подробнее

наука,квантовая физика,шифрование
Еще на тему
Развернуть

Отличный комментарий!

Памагити дойти в приколы для даунов? Я патирялся и не туда зашёл
Topec Topec 02.04.202419:27 ссылка
+127.8
Наконец-то прон с малолетними карликами и пони можно будет передавать безопасно.
Хороший раввин и капароты интересные.
Статья меня окончательно запутала.
так и должно быть теперь ты в безопасности
В квантовой безопасности.
Сплошная запутанность...
Cave Cave 02.04.202421:23 ответить ссылка 4.6
«Если вы думаете, что понимаете квантовую механику, значит, вы её не понимаете.» — Ричард Фейнман
Памагити дойти в приколы для даунов? Я патирялся и не туда зашёл
Topec Topec 02.04.202419:27 ответить ссылка 127.8
mihailuv mihailuv 02.04.202421:25 ответить ссылка -1.3
Статьи для недаунов с двумя высшими по физике.
Ололо, я сваливаю.
Все очень просто. Берем пару носков. Если один носок левый, то второй автоматически становится правым. Разносим носки на любое расстояние, хоть в соседнюю галактику. Теперь если мы назовем один носок правым, то второй носок мгновенно станет левым, а если назовем носок левым, то второй мгновенно становится правым. Вуаля! У нас получилась связная система носков работающая на любом расстоянии. Попеременно называя один носок то левым, то правым мы меняем состояние второго носка и можем таким образом передавать информацию быстрее скорости света.
В настоящий момент ученые бьются над способом, которым можно определить состояние носка, который получает информацию.
saks saks 03.04.202406:33 ответить ссылка 8.4
а он разве ее получает? он же просто становится в каком-то другом состоянии. отличном от предыдущего, как кот, которого перевернули на спину и он автоматически начинает "стричь" задними лапами, а в глазах при этом тоска и непонимание: "что со мной? почему я это делаю"
b.o.g b.o.g 03.04.202407:33 ответить ссылка 0.0
получает в кавычках.
saks saks 03.04.202408:08 ответить ссылка 0.6
Если я правильно понимаю (в чем есть сомнения) - выглядит как абсолютная защита от MITM атак, еще и без задержек как концепции. Слишком круто для правды если честно.
reinald reinald 02.04.202419:32 ответить ссылка 3.5
так пока что и не правда, всё на уровне экспериментов в лабораторных условиях, может оно нихуя не жизнеспособно будет
Задержка никуда не денется, передавать информацию быстрее скорости света в вакууме пока невозможно
vpadlo vpadlo 02.04.202419:36 ответить ссылка 0.6
А разве не в этом суть запутанных фотонов, чтобы передавать информацию о своем состоянии быстрее скорости света?
Нет, квантовая связь там используется для защиты данных передаваемых другим путем
vpadlo vpadlo 02.04.202419:47 ответить ссылка 4.6
"передавать информацию быстрее скорости света"

Вы только что сгенерировали пару мегаватт энергии посредством придания вращательного момента Эйнштейну в гробу.
Разве не он первым выдвинул теорию о парах атомов где запутанные атомы идентичны друг другу не зависимо от того как далеко они друг от друга?
Это не означает передачу информации.
Схерали? Один изменяется, второй изменяется, изменения фиксируются, вот и превышение скорости света.
Dessann Dessann 02.04.202420:54 ответить ссылка -7.4
И не передают никакой информации. Потому как выдают рандомные цифры.
А какую информацию ты при этом передал?
vpadlo vpadlo 02.04.202420:56 ответить ссылка 4.0
А расшифровка уже другой вопрос.
Dessann Dessann 02.04.202421:07 ответить ссылка -2.4
Расшифровать можна зашифрованные данные. А рандомную билиберду расшифровать нельзя. Это как я напишу тебе "олпплдпдпдалда", ты ответишь, а я скажу что предугадал будущее, ведь в моем сообщении было зашифровано то что ты скажешь
vpadlo vpadlo 02.04.202421:11 ответить ссылка 7.0
А можно передавать билеберду с определенными КД и вот тебе кодировка сигнала.
А как другая сторона узнает когда ей замерять состояние частицы?
vpadlo vpadlo 02.04.202421:24 ответить ссылка 4.4
Так позвони, чё как маленький!
Для этого нужен квантовый телефон. А он не работает, потому что доя его работы нужно позвонить по квантовому телефону, а тот не работает потому что... Ну ты понял
vpadlo vpadlo 02.04.202421:28 ответить ссылка 2.3
А от моего ответа прям серьёзностью веет, ни грама сарказма :)
vpadlo vpadlo 02.04.202421:29 ответить ссылка 1.8
Когда мы разносим две запутанные частицы в разные стороны Вселенной, а потом в одно и то же время (ха-ха три раза, курим Верт Дайдера по поводу синхронизированных часов, которые разносят в разные стороны) сверяем состояние частиц, то наш результат измерения - не передача информации.

Мы просто знаем, что частица на другой части Вселенной будет противоположного спина, но мы не передали никакой информации этим фактом.
Для тех, кто не понял отсылки про синхронизированные часы, вот оригинал и перевод на русский:



sprspr sprspr 02.04.202422:31 ответить ссылка 5.7
Да что вы как маленькие, все уже давно изобрели:
В микромире невозможно "зафиксировать изменения" без воздействия на измеряемую сущность, а воздействие эту сущность изменяет.
sprspr sprspr 02.04.202421:24 ответить ссылка 6.8
Не плодите сущности!
Идентичны они не в том смысле, что они синхронизированы и изменение одного вызывает мгновенное изменение другого, а всего лишь "были идентичны до тех пор пока никто не трогает" (ни теплом, ни светом, ни магнитным полем, ни температурой). Просто две копии.
Вот суть квантового шифрования:
Квантовй ключ это по сути рандомный неизвестный набор бит, существующий одновременно в двух точках пространства-времени.
Точки могут быть удалены друг от друга на любое расстояние.
Нужно передать зашифрованное сообщение из одной точки в другую.
В первой точке ключ запутывается с сообщением.
Сообщение, запутанное с ключом, передается во вторую точку классическим способом. Если это были фотоны - то по волноводу или по лучу. В любом случае не быстрее скорости света.
В точке приема к запутанному сообщению еще раз применяется квантовый ключ. Получается исходное сообщение.
Если в период передачи с сообщением или ключом (в любой из точек) что-то происходило - расшифрока закончится белибердой.

Таким образом, хотя ключ присутствует одновременно в двух точках, передать через него информацию быстрее скорости света невозможно потому что это по сути рандомный неизвестный набор бит
если правильно помню и понимаю, тут такая фигня : чтобы передавать информацию, надо знать состояние одной из спутанных частиц. А как только ты это знаешь - частицы тут же теряют состояние спутанности. Так что тут наверное речь о попытке одновременно узнать состояние обеих частиц и потом сравнить.
SnorkL SnorkL 02.04.202422:30 ответить ссылка 0.0
грубо говоря - ты не можешь узнать состояние кванта больше одного раза, не можешь узнать его предыдущее состояние, нельзя выстроить кванты для передачи бинарных или любых иных вариантов данных.
эта технология не способна передавать данные через пространство.
Так она и не используется для передачи. Она используется для синхронизации ключа шифрования.
И состояния можно считывать, и записывать их последовательность с привязкой ко времени (точность 98%, но тем не менее). Берёшь эту последовательность зарегистрированных состояний (лево/право, один/ноль) наносишь на шкалу времени, получится код из, собсна, нулей и единиц.

Такая последовательность, привязанная ко времени, есть у двух устройств, скажем у клиента и сервера, передатчика и приёмника. Эта последовательность идентична у обеих сторон.

Передавая своё сообщение с понями в текщем времени, ты шифруешь сообщение с помощью сгенерированной последовательности, и передаёшь это сообщение по каналу связи. Структура сообщения содержит в себе, скажем, заголовок с указанием времени шифрования и шифрованный контент.

На стороне приёмника из твого сообщения извлекается время шифрования и с помощью него из ранее сохранённого на твоей стороне ключа, извлекается последовательность нулей и единиц - ключ шифрования.

Извлечённый ключ шифрования применяется для дешифровки и приёмник наслаждается твоим всратым контентом
Только эта информация рандомная, поэтому ее нельзя использовать для связи саму по себе
vpadlo vpadlo 02.04.202419:44 ответить ссылка 15.5
Да нельзя передать информацию через квантовую запутанность. Уже сто тыщ миллионов раз про это где только не разжёвано.
Если есть некие "квантовые состояния" и их можно классифицировать, и возбуждать, и считывать у разных частиц, значит можно присвоить этим состояниям условные нули и единицы. А это и есть модный современный способ передачи информации. А если эти "квантовые состояния" не удаётся однозначно считывать, значит пока что не построили возбудитель и считыватель достаточной точности.
Я бы кинул возбудитель достатосчной силы, но забанят за эротику вне тега
не, почему же, построили, щас в каждом доме стоит -- оптоволоконные линии передачи данных.
Только квантовая запутанность, она не про это.
Нельзя. Запутанность *Не* передает инфорацию, никак, это то же самое что двигатели с КПД выше ста процентов. Как те мемы где ты на двух магнитах едешь бесконечно, тупые физики не додумались до такого простого способа передвижения.

Рекомендую почитать: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D1%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5#%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

Psilon Psilon 03.04.202405:05 ответить ссылка 1.5
Как и нынешние квантовые компьютеры, которые дохуя быстрые, но ими не выходит считать практические алгоритмы. Но это пока что. Всё рандомное является таковым, пока не будут выявлены закономерности.

нет. гугли неравенства Белла. квантовые явления случайны по своей природе, там нет никаких скрытых параметров. это эмпирически доказано

Прямо наоборот: они отнюдь не быстры, просто способны решать несколько именно что весьма практических задач не комбинаторным перебором, а через суперпозицию. Два наиболее известных из них -- алгоритм Гровера и алгоритм Шора весьма практичны: один позволяет выполнять быструю факторизацию, второй в сущности решает задачу поиска в ассоциативном массиве. Это очень распространённые вычислительные задачи.
так что, та херня из масс эффект 2, для связи с призраком действительно возможна?
По нынешним научным понятиям это нельзя.
Нельзя.
На данном уровне развития науки - нет.
vpadlo vpadlo 02.04.202420:14 ответить ссылка 2.2
Нет. Изменение состояния одной связанной частицы разрывает связь.
Записал 2 "ленты" из 8388608 таких частиц и вот ты можешь передать 1 мегабайт информации. Одно устройство знает изначальные состояния частиц ждет пока изменится состояние первого "бита" - это начало передачи и дальше оно "просматривает состояние остальных. Где изменилось - это 1, где нет - 0. Потом еще нулевые пере использовать для следующей передачи. Не?
frenzy frenzy 02.04.202422:27 ответить ссылка -1.8
Невозможно. Потому что "Измерение состояния частицы" == "Изменение состояния частицы".
sprspr sprspr 02.04.202422:35 ответить ссылка 2.2
Насколько я знаю, в том то и смысл, что мы будем знать состояние второго фотона в соседней галактике, но передать информацию таким образом не получится.
Neo Neo 02.04.202420:14 ответить ссылка 6.4
"одна или несколько пар частиц образуют связанную систему и демонстрируют взаимозависимые квантовые состояния, независимо от расстояния между ними "
пиздёж, просто в момент запутывания фиксируется противоположные значения, которые сохраняются при переносе на расстояние и после измерения одной частицы из пары надо по обычным каналам передать бит информации как надо интерпретировать результат измерения второй частицы.
в чём и заключается работа той штуки которую сейчас называют квантовой телепортацией
mm33 mm33 02.04.202419:51 ответить ссылка 9.3
А ещё больший пиздёшь скрывается под другим понятием квантового мира - кубитом. Утверждается что кубит весь из себя такой пиздатый что хранит не два значения нолик или единичку, а бесконечное количество значений между нулём и единицей. Только вот обычно умалчивают что при единичном измерении кубита можно получить только либо ноль либо единицу, а то самое бесконечное значение хранится в вероятности получить нолик либо единицу. И чтобы подсчитать эту вероятность нужно провести много много измерений прогоняя каждый раз весь квантовый алгоритм. Поэтому эмуляторы квантовых компьютеров такие тормозные.
mm33 mm33 02.04.202420:38 ответить ссылка 11.9
Но тут фишка в том, что пространство возможных вариантов может быть всякие триллионы комбинаций, а для вероятности 99.99999% правильного ответа достаточно десяток раз пересчитать и получить 0 или 1. Это и есть основное преимущество
Psilon Psilon 03.04.202405:08 ответить ссылка 0.0
точность определения значения вероятности зависит от количества экспериментов и на физической реализации квантового компьютера просто врубают мощный поток какого нибудь лазера и считывают усреднённый результат
mm33 mm33 03.04.202407:36 ответить ссылка 0.0
>пиздёж, просто в момент запутывания фиксируется противоположные значения
ничё там не фиксируется в момент запутывания. Гугли Неравенства Белла - они как раз про то, что внутри до измерений там нет никаких параметров (называемых скрытыми). За это вроде недавно нобелевку дали.
вообще, забавляет, конечно, как залихватски обыватель всегда готов щас всем распетлять за интерпретацию квантовой механики. Ряд ключевых теорем и неравенство Белла и спор Эйнштейна с Бором буквально про тот жоподробительный факт, что на самом деле квантовая система никакого состояния до измерения не имеет, но неет, это всё пездёш, опять умалчивают
Чел. у тебя куча обывателей считает что земля плоская, а тут какие то неравенства белла-шмелла, колдун ебучий.
Psilon Psilon 03.04.202405:09 ответить ссылка 3.1
> просто в момент запутывания фиксируется противоположные значения

Так ведь вся суть в том, что нет. Нету никакого "скрытого состояния". Присвоение значений происходит именно в момент чтения, а не в момент запутывания.
но при этом в момент чтения присваивается рандомное значение, на которое ты больше не сможешь повлиять, а второй частице обязательно присвоится противоположное значение.
mm33 mm33 03.04.202407:27 ответить ссылка 0.3
Этому принципу сто лет в обед. Пусть лучше придумают, как ее использовать на расстояниях больше 12 км, а то квантовой запутанности как-то пох, мен ин зе мидл там сидит, или просто репитер.
bp390 bp390 02.04.202420:04 ответить ссылка 0.9
Думаю даже если перечитаю раз 10 мало что пойму.
Что бы это понять, нужно прочитать кучу учебников, защитить диплом, получить докторскую, уже потом перечитать пост раз 10, а потом послать всё нахуй и стать проституткой.
Да вроде всё понятно, если разжевать прям на пальцах, то новизна в том что чуваки совместили квантовые точки на конце проволочки с точными детекторами и синхронизировали всё с лазерами.

Квантовые точки это что-то типа светодиодов, только P-N переход у них не по одной оси или в плоскости а по всем 3-м осям получается, за счет такого они дают очень узкий спектр при возбуждении, хавают широкий спектр а светят узким и по энергии чётко дозированно за счет квантовых эффектов.
Парни видимо воткнули такой "светодиод" на конец иглы и рядом повесили узкополосный детектор чтобы детектить только нужную длину фотонов, синхронизировали все с лазером и вуаля.
mixail mixail 02.04.202422:29 ответить ссылка 4.0
Alfoks Alfoks 02.04.202421:20 ответить ссылка 15.9
А может кто-нибудь объяснить, как осуществляется само запутывание? Откуда берутся запутанные частицы?
tankjr tankjr 02.04.202421:20 ответить ссылка 0.0
Смотри, берется одна частица и берется другая, сводим их вместе и потом сочетаем браком. А потом подсовываем одной частице третью частицу, более сексуальную, чтобы эта частица изменила своему мужу/жене. Частицы запутываются в своих чувствах - система QKLD готова.
Сама идея запутывания очень проста, и буквально состоит в том, что они гарантированно имеют одинаковые (обратные, или иным образом связанные состояния). Можно провести аналогию, например, с открыткой, которую положили в два конверта, и отправили по письму Алисе и Бобу. Если в Алиса найдёт открытку, она будет знать, что Боб получил пустое письмо. В этом и состоит идея "запутанности". Рождение пары частица/античастица (натурально сплошь и рядом происходящий процесс) может быть неплохим примером -- ку них обязательно будут противоположенные спины, и измерив спин одной, мы будем знать спин другой. Идея ровно вот настолько проста.
А вот шок-контент (и отличие квантового мира от обычного) состоит в том, что до того как письмо открыли, открытка не находилась в каком-то конверте конкретно. Вообще. И есть способ этот факт сделать явным, и есть феномены, где он влияет на макроскопические явления.
Идея запутывания мне известна. Но как получаются запутанные частицы?
tankjr tankjr 03.04.202400:19 ответить ссылка 0.0
из симметрий или (эквивалентно) законов сохранения. Спин античастиц, их заряд, любое другое квантовое число. Если в результате реакции образовалась пара или ансамбль частиц, их состояния будут запутаны, до тех пор пока не произошёл коллапс волновой функции тем или иным образом.

Должно быть, спутаны они могут быть ещё и в рамках статистик, но это я уже не помню наверняка.
Когда ты надеваешь левый носок, то другой носок, о чудо, автоматически становится правым. Где бы он ни находился. Как он узнает?
Только мне кажется правильнее перевести было бы как квантовая связанность или спутанность нежели запутанность.
Geron52 Geron52 02.04.202422:35 ответить ссылка 4.9
Если игнорировать ведущую, слишком тупую для гостя, то вот примерное объяснение квантовых состояний:
Я не понимаю, почему ученые ломают голову, если у Дью есть целый ящик квантовой запутанности?
Почему мне кажется что статья написана для 70летнено деда который нихера не понимает в квантоаой механике но готов выделить миллиарды из госбюджета только ради слов "невозможно перехватить". Тут главное налить побольше квантовой воды из наношланга.
Zybr_x2 Zybr_x2 03.04.202409:02 ответить ссылка 0.0

а оно вообще реализуемо в промышленности? что-то больше на теоретическое похоже.. ну либо работающее поштучно на всей планете

notimer notimer 03.04.202409:22 ответить ссылка 0.0
Хмм..
Я запутался в трусах. Трусы состоят из молкул, те из атомов, те из квантов. Можно ли считать это квантовой запутаностью?
MutatoR MutatoR 10.04.202400:33 ответить ссылка 0.0
Только зарегистрированные и активированные пользователи могут добавлять комментарии.
Похожие темы

Похожие посты
projecting data on 2 dimensional surfaceКвантовая Запутанность или Жуткое Воздействие на Расстоянии,Tech,,Наука и Техника Вконтакте: http://vk.com/science_technology Поддержите канал: http://www.patreon.com/AlexTranslations Яндекс 41001616074670 Ссылка на оригинальное видео: https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c Дополнительная
подробнее»

видео,video наука квантовая физика песочница удалённое Квантовая запутанность

Квантовая Запутанность или Жуткое Воздействие на Расстоянии,Tech,,Наука и Техника Вконтакте: http://vk.com/science_technology Поддержите канал: http://www.patreon.com/AlexTranslations Яндекс 41001616074670 Ссылка на оригинальное видео: https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c Дополнительная