Американские физики создали квантовый повторитель на основе спинов в алмазном резонаторе и продемонстрировали на нем процедуру квантового распределения шифровального ключа. С помощью такого рода повторителей можно построить большие квантовые сети, на основе которых реализуется квантовый интернет.

Работа опубликована в Nature.

Квантовые компьютеры потенциально создают угрозу всей современной криптографии, однако квантовая криптография — технология распределения шифровальных ключей, закодированных в квантовых состояниях — способна защитить данные даже от самых мощных компьютеров. Протоколы квантовой криптографии чаще всего реализуются с использованием фотонов, распространяющихся по оптоволокну, но, к сожалению, одиночные фотоны не способны долго «жить» в оптоволокне, поэтому расстояния между узлами квантовых сетей пока не превышают сотни километров.

Одно из возможных решений — это установка повторителей, который усиливают сигнал, и не дают фотонам затухать. Однако, если повторитель будет классический, то вся зашифрованная в квантовом состоянии информация превратиться в классическую и может быть легко украдена. Поэтому ученые работают над квантовыми повторителями, создание которых является крайне трудной задачей.

Группа физиков из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института под руководством профессора Михаила Лукина, сооснователя Российского квантового центра, впервые реализовала квантовую систему, которая может служить повторителем при квантовом распределении ключа и, в дальнейшем, при передаче данных по квантовому интернету.