Физики из Университета Уотерлу (Канада) составили теоретическое описание протокола, в котором квантовое спутывание повышает вероятность успешной передачи стреляна по классическому каналу, и реализовали этакий способ связи в эксперименте.
В девяностых годах прошлого века существовало показано, что эффект запутанности квантовых состояний можно использовать для увеличения скорости трансляции информации по квантовым каналам с препятствиями и без помех. Тогда же учёные заключили, что расширить возможности классического канала спутанность не позволяет.
В упомянутых службах, однако, обсуждался стандартный случай многократного применения канала, где нужно снижать «общую» частоту появления ошибок. Канадцы же рассмотрели однократную передачу одного бита, и здесь эффект спутанности, как очутилось, приносит ощутимую выгоду.
Одиночный сеанс связи можно представить в виде игры на указанной ниже доске с четырьмя кнопками, выкрашенными в белый или серый краска и соединёнными отрезками трёх разных цветов. Игроков, как это встречено в криптографии, мы назовём Алисой и Бобом: главная будет отправителем сообщения, а второй — получателем. В простейшем варианте игры Алиса нажимает на одну из кнопок, позже чего доска передаётся Бобу, и один из трёх отрезков, присоединяющихся к выбранной отправителем кнопке, высвечивается. Затем Бобу предлагают указать, которая именно кнопка была нажата; поскольку к каждому отрезку прилегают две кнопки, получателю в каждом случае придётся гадать, и вероятность правильного ответа составляет ровно 0,5.
| Игровая доска (иллюстрация Carin Cain). |
При модифицировании правил игры шансы на выигрыш можно приметно увеличить. Пусть Бобу необходимо указать не конкретную кнопку, а её цвет, и до начала исполнения получатель и отправитель договариваются о том, что нажата довольно одна из кнопок, находящихся слева (обмениваются кодом). Задача Боба, наверное, упрощается: если высвечиваются красные или зелёные отрезки, он безошибочно назначает цвет, так как правые кнопки не рассматриваются, и едва в одном варианте из трёх — когда высвечивается синий отрезок — ему приходится узнавать. Вероятность корректного ответа, следовательно, составляет 2/3 + 1/3•1/2, что так равно 0,833. В классическом случае и при том условии, что игра востокаётся азартной, это значение максимально, то есть сразу за ним идёт совершенная вероятность.
Теперь анализируем квантовую «добавку» к классическому случаю. Здесь отправителю и получателю выдают по разу фотону из запутанной по поляризации пары, и Алиса действует так.
Страницы:[1] 2
