В «Сколково» представили установку, которая позволяет передавать секретную информацию на большие расстояния, а главное — без риска перехвата данных. Устройство действует на принципах квантовой физики и при попытке несанкционированного доступа легко обнаруживает посторонних и создает им помехи. Ученые называют технологию революционной.

"Когда мы будем говорить уже о практическом применении данных свойств, все это в итоге сожмется до чипа примерно вот такого небольшого размера", – показывает научный сотрудник Российского квантового центра Александр Уланов.

Экспериментальную установку Александр Уланов называет громоздкой – хотя этот лабиринт из линз и зеркал соответствует 65 км оптоволоконной линии. Ученые Российского квантового центра решили одну из самых сложных проблем последних десятилетий – возможность передачи информации, защищенной от перехвата, на большие расстояния. С помощью квантов – частиц, которые подчиняются особым, волновым законам микромира.

Смысл любого несанкционированного доступа к данным – не просто получить информацию, а получить ее так, чтобы никто не догадался. Если передавать сообщения с помощью квантовых характеристик, попытки посторонних сунуть нос не в свое дело станут явными. Кванты меняют свои свойства, стоит кому-то попытаться просто их измерить.

Это работает так: в свойствах фотона – кванта электромагнитного поля – кодируют информацию и направляют поток одиночных фотонов адресату. Злоумышленник пытается измерить фотон, он меняется, и адресат сразу это понимает, потому что не может прочитать сообщение – ключ не подходит. И тут же принимает меры.

Передавать одиночные кванты научились только на очень короткие расстояния – максимум до 100 км. Из-за помех и оптических потерь в линиях связи часть фотонов исчезает по дороге и информация – уже не важно, перехваченная или нет – до получателя просто не доходит. Т.е. из Москвы сообщение из одиночных фотонов можно передать максимум в Дубну. А вот до Санкт-Петербурга дойдет 1 фотон из миллиарда.

В Российском квантовом центре доказали: передавать информацию на большие расстояния возможно. Для этого нужно посылать не один фотон, а пару, связанную так называемой квантовой запутанностью, из нескольких точек между отправителем и адресатом. Если с одного такого фотона считывают информацию, на изменение тут же отреагирует другой. А еще такие пары могут проходить гораздо большие расстояния.

"Если же мы будем использовать запутанные пары, мы можем разбить это большое расстояние на несколько меньших промежутков и дальше уже из центральных точек посылать запутанные пары. Таким образом, мы это расстояние сильно уменьшаем и нам нужно будет просто дальше производить некоторые манипуляции в промежуточных точках. Таким образом мы сможем передать эту информацию", – говорит Александр Уланов. 

Эти манипуляции – поддержание запутанности между фотонами, которая тоже страдает от помех. Для этого ее периодически нужно поддерживать с помощью дополнительного фотона со специально подобранными свойствами. Явление квантового катализа, когда один фотон поддерживает квантовые свойства другого, руководитель группы квантовой оптики Александр Львовский открыл еще в 2002 г.
"Была возможность восстановить запутанность только после потерь в 2 раза. А, для сравнения, в реальных коммуникационных линиях – потери в 10 или даже в 100 раз. Мы же показали, что мы можем восстановить это пресловутую запутанность после любых, неважно насколько больших потерь", – продолжает Александр Уланов.

"Мы показали, что в наших лабораторных условиях, именно в России, проведен сам эксперимент, получены данные, обработаны. Это значит, что у нас есть сегодня компетенции по развитию именно технологической части в будущем. И в этом смысле, конечно же, мы в гонке. Мы находимся в гонке, мы не наблюдаем со стороны", – рассказывает директор Российского квантового центра Руслан Юнусов.
В Российском квантовом центре уже ведется разработка повторителя квантовой запутанности, который сохранит ее при усилении сигнала. Предсерийный образец для работы на 100-километровой линии связи планируют создать в течение 1,5 лет. По словам ученых, создание прибора для работы на линиях связи более 1000 км — вопрос десятилетия.