Согласно последним исследованиям, фундаментальный квантовый феномен запутанности, представляющий собой неразрывную связь между частицами, может стать основой для принципиально новых методов обеспечения безопасности, включая процедуры подтверждения физического местонахождения человека. Как сообщает наш новостной сайт, эта технология способна создать мост между цифровой и физической реальностями, обеспечивая ранее недостижимый уровень достоверности.
Представьте ситуацию: из Белого дома поступает экстренный вызов, но адресат сомневается в его подлинности и требует доказательств, что звонок исходит именно из заявленного места. Решение этой проблемы, как оказалось, лежит в области квантовой механики. Ученые продемонстрировали работоспособность метода, позволяющего с высокой точностью удостовериться, что человек находится именно там, где утверждает.
Квантовая верификация: принцип действия
О деталях прорывной методики, названной «проверкой квантового зрения», 18 марта на глобальном саммите Американского физического общества рассказала физик Эбигейл Гукин. В основе протокола лежит использование запутанных фотонов — пар частиц света, чьи квантовые состояния остаются взаимосвязанными независимо от расстояния, разделяющего их.
Схема работы предполагает участие трех сторон: двух проверяющих и одного доказывающего, чье местоположение необходимо подтвердить. Проверяющие, находящиеся по разные стороны от предполагаемой локации доказывающего, направляют ему случайные числовые последовательности. Эти данные определяют настройки для последующих измерений. Одновременно с этим один из проверяющих генерирует пару запутанных фотонов, удерживая одну частицу у себя, а вторую передавая доказывающему.
Далее производится синхронное измерение поляризации — характеристики, описывающей ориентацию колебаний электромагнитного поля фотона. Используя полученные ранее случайные числа, доказывающий выбирает конкретные настройки для своего измерительного устройства. Результаты проведенных замеров он незамедлительно отправляет обратно проверяющим.
Завершающий этап заключается в сравнительном анализе. Проверяющие сопоставляют результат, полученный от доказывающего, с результатом измерения второго, оставшегося у них, фотона. При многократном повторении данного протокола результаты измерений двух запутанных частиц должны демонстрировать строгую корреляцию, предсказанную квантовой теорией. Любая попытка перехвата фотона злоумышленником, находящимся в ином месте, неизбежно нарушит эту корреляцию из-за фундаментальных ограничений, накладываемых скоростью света и законами квантовой физики.
Перспективы применения данной технологии простираются далеко за рамки теоретических изысканий. В будущем она может быть использована для нейтрализации определенных видов фишинговых атак, когда злоумышленники маскируются под доверенный источник. Кроме того, метод позволяет жестко привязать доступ к критически важным ресурсам к конкретному географическому местоположению. Например, управление элементами защищенной военной инфраструктуры может быть разрешено исключительно персоналу, находящемуся в пределах охраняемого правительственного объекта.
Эксперты полагают, что подобные протоколы верификации станут неотъемлемой частью развивающегося квантового интернета, который обещает обеспечить абсолютно защищенные каналы связи для решения самых ответственных задач.
овых измерений. Проверяющие знали бы, что что-то подозрительно.
В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в Боулдере, штат Колорадо, научные учреждения имеют две проверочные станции, разделенные примерно по 200 метров и соединенные оптическими волокнами с находящимися между ними очными проверочными источниками. Метод успешно локализовал испытателя Гукина из НИСТ и его коллег, о чем говорится в статье, представленной 23 января на arXiv.org.
В основе метода лежит так называемый тест Белла без лазеек — метод отправки данных и измерения квантовых частиц, который доказывает, что странности квантовой физики невозможно объяснить. Это потому, что корреляция между парами фотонов сильнее, чем можно было бы объяснить любую классическую теорию.
поскольку этот метод соединяет реальное, надежное место с информацией, которая замыкает стороны, он может стать для других методов безопасной связи в будущем, — говорит Гукин. «Это первый раз, когда мы можем точно связаться какое-либо местоположение с его информацией».