Проведено перші реальні випробування технології квантового 4D-кодування

4D-кодування

Використання технології квантового 4D-кодування дозволяє збільшити кількість переданої інформації по експоненті, вона має більш високий рівень захищеності по відношенню до спроб навмисного втручання і володіє більшою стійкістю до впливу сторонніх чинників навколишнього середовища.

Традиційні технології квантових комунікацій, вже використовуються в деяких місцях для створення “незламних” квантових мереж, використовують стандартну двійкову систему числення, кодуючи в одному фотоні один біт переданої інформації. Деякий час тому була винайдена технологія так званого багатовимірного квантового кодування, яка дозволяє зараз подвоїти кількість інформації, що містяться в одному фотоні світла. Це, в свою чергу, дозволяє кожному фотону нести одне з чотирьох значень – 00, 01, 10 і 11, внаслідок чого технологія отримала назву квантового 4D-кодування.

До останнього часу технології квантового 4D-кодування були реалізовані і перевірені у вигляді лабораторних експериментальних установок, а недавно дослідники з університету Оттави успішно провели перші реальні випробування, передавши зашифровані повідомлення між двома станціями, розташованими на дахах висотних будівель, відстань між якими становила 300 метрів.

З точки зору технологій квантових комунікацій навколишній нас світ є досить “галасливим” місцем, заповненим перешкодами. Тому передача сигналу в “гучному” міському середовищі на відстань в 3 кілометри еквівалентна передачі такого ж сигналу на супутник з базової станції, розташованої в тихому ізольованому місці. Випробування роботи технології квантового 4D-кодування на трикілометрової дистанції і є наступним кроком, який мають намір зробити канадські вчені, і який, відповідно до їх думку, дозволить виявити всі недоробки в нинішній реалізації технології.

Повернемося до тесту, проведеного на дистанції в 300 метрів. Дві станції, встановлені на дахах будівель, були поміщені всередину дерев’яних коробок, які захищають їх від негоди. Рівень помилок при передачі даних склав 11 відсотків, що набагато нижче рівня, потрібного для організації безпечного квантового комунікаційного каналу. З урахуванням повторів і надлишкової інформації для корекції помилок, система змогла передати в 1.6 рази більше інформації, ніж система з звичайним “двомірних” квантовим кодуванням, що працює в ідеальних умовах.

“Наш експеримент став першою в світі передачею даних, проведеної за допомогою технології багатовимірного квантового кодування в реальних міських умовах, включаючи негоду” – розповідає Ебрахім Карімі (Ebrahim Karimi), провідний дослідник, – “Продемонстрована нами безпечна квантова комунікаційна система, що працює на відкритому повітрі , здатна забезпечити зв’язок із супутниками на орбіті і місцями на поверхні Землі, куди недоцільно прокладати оптичне волокно. Крім цього, така система може служити для організації безпеки зв’язку з рухомими об’єктами, такими, як літаки і судна “.

Після випробувань системи квантового 4D-кодування на дистанції в 3 кілометри, дослідники збираються збільшити дистанцію до 5.6 кілометрів, використовуючи для цього проміжні станції і систему адаптивної оптики, яка дозволить компенсувати всі спотворення, що вносяться атмосферою. А в більш довгостроковій перспективі дослідники планують додати більшу кількість “вимірювань кодування”, що дозволить вмістити в один фотон ще більшу кількість інформації.