По словам профессора Пинг Кой Лам, директора центра передового опыта ARC в области квантовых вычислений и коммуникационных технологий (CQC2T) в ANU, идет глобальная гонка за использование квантовой физики для сверхзащищенного шифрования на больших расстояниях.Новый метод клонирования использует высокопроизводительные оптические усилители для клонирования света, закодированного с квантовой информацией — возможно, этот метод позволит реализовать квантовое шифрование с существующей оптоволоконной инфраструктурой.«Одним из препятствий для отправки квантовой информации является то, что квантовое состояние деградирует, не достигнув места назначения. Наш клонер имеет множество возможных применений и может помочь преодолеть эту проблему для обеспечения безопасной связи на больших расстояниях», — сказал профессор Лам.
Законы физики, в частности «Теорема о запрете клонирования», предотвращают создание клонов высокого качества со 100-процентным успехом. Команда, возглавляемая профессором Ламом, использует вероятностный метод, чтобы продемонстрировать возможность получения клонов, превышающих теоретические пределы качества.
Первоначально метод был предложен исследователями CQC2T под руководством профессора Тимоти Ральфа из UQ.«Представьте, что олимпийские лучники могут выбирать выстрелы, которые будут попадать ближе всего к центру мишени, чтобы увеличить свой средний балл», — сказал профессор Ральф.«Планируя наш эксперимент так, чтобы получить вероятностные результаты, нам иногда« везет »и мы получаем больше информации, чем это возможно при использовании существующих детерминированных методов клонирования.
Мы используем результаты, наиболее близкие к« яблочному глазу », и отбрасываем все остальное», — сказал он.квантовая информация заключается в том, что вероятностный метод разрешен и полезен во многих ситуациях криптографической связи, таких как генерация секретных ключей.
«Наш метод вероятностного клонирования генерирует более качественные квантовые клоны, чем когда-либо создавались раньше, с вероятностью успеха около 5 процентов. Теперь мы можем создать до пяти клонов одного квантового состояния», — сказал ведущий автор Цзин Ян Хав, доктор философии ANU. Исследователь.
«Сначала мы кодируем информацию в световой луч. Поскольку эта информация находится в хрупком квантовом состоянии, ее трудно наблюдать или измерять», — сказал Хау.«В основе демонстрации лежит« бесшумный оптический усилитель ». Когда усиление достаточно хорошее, мы можем разделить световой луч на клоны.« Усиление с последующим разделением »позволяет нам клонировать световой луч с минимальными искажениями, так что его все еще можно читать с высочайшей точностью », — сказал профессор Ральф.Квантовое клонирование открывает важные экспериментальные возможности, а также находит применение в сверхзащищенных квантовых сетях на больших расстояниях.
«Одна из проблем квантового шифрования — это ограниченный диапазон связи. Мы надеемся, что эта технология может быть использована для расширения диапазона связи и однажды приведет к непроницаемой конфиденциальности между двумя общающимися сторонами», — сказал профессор Лам.
Это последнее достижение следует за успехом коллег-исследователей CQC2T из ANU, которые в прошлом месяце первыми продемонстрировали самостабилизирующийся стационарный свет.