Квантовые сети — это системы, которые соединяют пользователей и устройства на основе принципов квантовой механики. В будущем они могут повысить безопасность коммуникаций. Но для работы таких сетей нужно уметь проверять, что частицы действительно запутаны, и оценивать степень этой запутанности. Об этом сообщает издание Phys.org.
Исследователи из Шаньдунского университета предложили новый подход к проверке запутанности в квантовой сети, который не требует доверия к оборудованию для анализа и детектирования фотонов. Метод, описанный в статье в Physical Review Letters, успешно протестировали в сети с четырьмя пользователями.
Ученые построили квантовую сеть на небольшом фотонном чипе, который генерирует пары запутанных фотонов в широком диапазоне длин волн. Через разные каналы они соединили четырех пользователей так, что каждая пара могла разделять запутанность. Всего получилось шесть соединений, каждое протяженностью 20 км оптоволокна.
Ключевая идея метода — использовать два разных свойства одного и того же фотона. Время прибытия фотонов несет запутанность, а ориентация световых волн используется для подготовки известных состояний для проверки. Совместное измерение этих свойств позволяет верифицировать запутанность без доверия к измерительным устройствам и без дополнительных фотонов.
Метод позволяет не только подтвердить наличие запутанности, но и установить нижнюю границу ее количества между каждой парой пользователей. При этом он требует меньше экспериментальных ресурсов, так как использует одни и те же фотоны и для запутанности, и для ее проверки. В более крупных сетях, где число соединений растет, это становится особенно важно. Следующая цель команды — распространить подход на более сложные сети с многомерной и многочастной запутанностью.