Китайские инженеры впервые продемонстрировали в действии протокол безопасных квантовых коммуникаций (Quantum Secure Direct Communication, QSDC) в сочетании с квантовой памяти — комбинация, необходимая для контроля за передачей информации.

QSDC позволяет напрямую передавать секретные сообщения по квантовому каналу. В отличие от большинства других методов квантовой связи, QSDC не требует, чтобы обе стороны, участвующие в сеансе связи, заранее обладали приватным ключом. Безопасность этого метода основывается на некоторых основных принципах квантовой механики, таких как принцип неопределенности и теорема о запрете клонирования.

Реализовать квантовую память в QSDC очень сложно, так как для этого необходимо сохранять перепутанные одиночные фотоны и осуществлять перепутывание между разными ячейками памяти. До сих пор в протоколах QSDC в качестве замены квантовой памяти выступали оптоволоконные линии задержки, однако их недостаточно для эффективного контроля трафика в ряде будущих приложений, включая коммуникации на больших расстояниях через безопасные квантовые сети.

Проводившая эксперимент команда исследователей из Научно-технического университета Китая и Университета почты и коммуникаций в Нанцзине опубликовала статью об этой работе в недавнем номере Physical Review Letters.

Авторы продемонстрировали все основные элементы этого квантового протокола: генерирование перепутывания, защиту канала, а также распределение, хранение и кодирование перепутанных фотонов. Ввиду сложности оптимального декодирования перепутанных фотонов (для этого требуется различать четыре квантовые состояния) в эксперименте применялся альтернативный, более простой метод декодирования.

На следующем этапе планируется продемонстрировать QSDC без проводов на расстояниях 100 и более километров. Это станет важным шагом на пути к реализации спутниковых и глобальных коммуникаций с использованием этого квантового протокола.