Квантовые сети: перспективы и сложности реализации

    По оценкам немецких исследователей из Общества Макса Планка, глобальную квантовую сеть удастся реализовать уже в ближайшие несколько лет. Расскажем, какие здесь есть сложности.


    / Flickr / Mike Seyfang / CC

    Что такое квантовые сети


    Квантовая сеть — это система передачи данных, работающая по законам квантовой механики. В таких сетях обмен данными осуществляется при помощи кубитов. Это поляризованные фотоны, транслируемые по каналу оптической связи. Для того чтобы развернуть глобальные квантовые сети, покрывающие всю планету, как интернет, разработчикам и исследователям предстоит решить ряд трудностей. Например, определённую сложность вызывает передача фотонов на большие расстояния из-за их «хрупкости». Подробнее об этой и других проблемах мы расскажем далее, но сперва поговорим о том, зачем вообще создавать квантовые сети.

    Чем они могут быть полезны


    Явление квантовой запутанности связывает квантовые частицы таким образом, что при измерении характеристик одной из них, мы автоматически узнаем характеристики второй. Причем связь эта сохраняется даже на больших расстояниях.

    Если установить между двумя точками соединение, можно генерировать последовательности случайных чисел на двух его концах. В криптографии эта особенность используется для генерации ключей шифрования.

    Еще одно достоинство квантовых сетей — невозможность прочитать транслируемые фотоны дважды. Законы квантовой механики запрещают «клонирование» состояния частиц света. При перехвате кубита, он меняет своё значение. Получается, что при попытке «подслушать» канал передачи данных, злоумышленники не смогут извлечь никакой ценной информации. На выходе они получают случайный набор цифр.

    Таким образом, квантовые сети — это почти абсолютная криптографическая защита. Почти абсолютная, так как ученые из Швеции доказали, что «подслушать» такую сеть все же возможно. Для этого нужно сымитировать квантовый шифр. Детекторы фотонов игнорируют неполяризованные частицы света, называемые нулями. Если сымитировать эти нули в определенный момент времени и направить их на приемник, то он посчитает сигнал квантовым (хотя это не так).

    Решить проблему можно, но придется менять принципы работы приемников. Один из вариантов — добавить индикатор мощности сигнала (так как при вмешательстве извне она будет изменяться). Но это приведет к увеличению стоимости развертки квантовых сетей.

    Почему это сложно


    «Хрупкость» кубитов, которая делает квантовую коммуникацию надежной, привносит и недостатки. Одиночные фотоны меняют свои состояния или просто поглощаются средой из-за помех. По этой причине бывает сложно передать квант по оптоволоконному кабелю на расстояние свыше 100 км.


    / Flickr / Alexandre Delbos / CC

    Сейчас оптоволоконные квантовые сети строятся с использованием повторителей. Они декодируют информацию, кодируют её снова и передают другим узлам по цепочке. Однако таким образом посредники тоже узнают содержание сообщения, что может привести к утечке в случае компрометации одного из них. Здесь возникает проблема и со стоимостью — такие повторители используют дорогостоящие магниты и редкие минералы.

    Важно учитывать и среду, в которой эти сети будут развертываться. Есть существенная разница между лабораторными и «боевыми» условиями. В городе на оптоволоконные кабели влияют перепады температур. Это может привести к сдвигам фаз фотона и вызывать ошибки при передаче данных.

    Решить проблему с передачей на большие расстояния позволит квантовая телепортация. Исследователи могут по желанию вводить два кубита в состояние квантовой запутанности. Таким проектом занимается группа из Делфтского технического университета в Нидерландах. Исследователи строят десятикилометровую квантовую сеть между городом Делфт и Гаагой.

    Такие технологии пока находятся на ранних этапах разработки. Дело в том, что поддерживать «связанность» продолжительное время затруднительно из-за разрушающего эффекта (называемого декогерентностью), которое оказывает на кванты внешняя среда. Удержать состояние квантовой запутанности удается на доли секунды.

    Где можно будет использовать квантовые сети


    Как мы уже говорили, квантовые сети обладают высокой стойкостью к прослушке. Поэтому они позволяют строить надежные системы распределения криптографических ключей. Такие технологии уже есть. Например, в начале года в Китае запустили систему распределения криптографических ключей, в которой данные передаются посредством спутников и лазерных лучей. Похожую систему предложили немецкие исследователи.

    Также квантовые сети должны объединить в сети квантовые компьютеры. Ожидается, что кластеры квантовых машин ускорят проведение физических и химических симуляций, например, при разработке новых медицинских препаратов.

    Есть юзкейсы и за пределами науки, например голосования. Такой проект был реализован в Швейцарии — несколько лет назад CERN помогли организовать квантовую сеть для проведения выборов. По словам экспертов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, помимо надежности квантовые сети дают возможность реализовывать новые стратегические схемы голосования, недоступные сегодня. Например, люди получат возможность выбирать не одного кандидата, а сразу двух (второй вариант).

    Развитием квантовых сетей занимаются многие институты и организации. Поэтому в последнее время появляется всё больше подобных проектов. Об иностранных и российских разработках в этой области, мы расскажем в наших следующих материалах на Хабре.



    P.S. О чем еще мы пишем в корпоративном блоге VAS Experts:


    P.P.S. Несколько новых статей из нашего блога на Хабре:

    VAS Experts

    154,00

    Российский разработчик DPI-системы СКАТ

    Поделиться публикацией
    Комментарии 39
      +4
      Одним из достоинств таких сетей считается высокая скорость передачи данных.Одним из достоинств таких сетей считается высокая скорость передачи данных. Явление квантовой запутанности связывает квантовые частицы таким образом, что при измерении характеристик одной из них, мы автоматически узнаем характеристики второй.

      Квантовая запутанность не может использоваться для передачи данных. Так что квантовые сети никак не помогут ускорить обмен данными.
      Другое дело, что если у вас есть две квантовые системы, обмениваться данными между ними лучше через квантовые сети (но не через запутанность), что поможет сохранить состояния (если связь сохраняет когерентность). Это может ускорить работу всей системы.
        0
        Если ты почитаешь статью, которую же сам скинул, внизу указаны комментарии, в которой есть уточнение: при квантовой передаче информации невозможно передавать информацию со 100% точностью, тогда как точность менее 100% допустима. О неполном схлопывании была публикация в Библиотеке Корнельского Университета.
          0
          Я не нашел заявленного утверждения в скинутой мной статье. За исключением того, что можно создать другую квантовую теорию, где такое может быть возможно. Можно цитату? Ее и обсудим.
          При чем тут неполное схлопывание — вообще не понял. Это в общем всем известный факт.
            0
            Давай обсудим.
            The no-communication theorem thus says shared entanglement alone cannot be used to transmit any information. Compare this with the no-teleportation theorem, which states a classical information channel cannot transmit quantum information. (By transmit, we mean transmission with full fidelity.) However, quantum teleportation schemes utilize both resources to achieve what is impossible for either alone.

            Заранее прошу прощение за плохое владение английским языком. Моя интерпретация перевода этого комментария:
            Теорема не-коммуникации таким образом утверждает что свойство квантовой запутанности не может быть использовано для передачи любых данных. Вместе с этим теорема не-телепортации утверждает, что классический информационный канал не может передавать квантовую информацию. (Под передачей мы имеем в виду со 100% точностью.) Тем не менее, квантовые телепортационные схемы используют оба средства чтобы достигнуть того, что невозможно достигнуть при использовании каждого из них в отдельности.

            Таким образом из моего перевода получается, что хотя 100% точность невозможна, все же она не необходима для передачи неквантовой (классической) информации. Далее в тексте мы видим ссылку на квантовую телепортацию, где сказано, что:
            Quantum teleportation is a process by which quantum information (e.g. the exact state of an atom or photon) can be transmitted (exactly, in principle) from one location to another, with the help of classical communication and previously shared quantum entanglement between the sending and receiving location.

            Мой перевод:
            Квантовая телепортация — это процесс, с помощью которого квантовая информация (например точное состояние атома или фотона) может быть передана (вообще, в принципе) из одной локации в другую, с помощью классической коммуникации и предварительном наличии состояния квантовой запутанности между локациями отправки и принятия сообщения.

            Далее по ссылке мы получаем разъяснение о различии между терминами «квантовая информация» и «классическая информация»:
            When discussing the information that is contained in physical systems according to modern quantum physics, we must distinguish between classical information and quantum information. Quantum information specifies the complete quantum state vector (or equivalently, wavefunction) of a system, whereas classical information, roughly speaking, only picks out a definite (pure) quantum state if we are already given a prespecified set of distinguishable (orthogonal) quantum states to choose from; such a set forms a basis for the vector space of all the possible pure quantum states (see pure state). Quantum information could thus be expressed by providing (1) a choice of a basis such that the actual quantum state is equal to one of the basis vectors, together with (2) the classical information specifying which of these basis vectors is the actual one. (However, the quantum information by itself does not include a specification of the basis, indeed, an uncountable number of different bases will include any given state vector.)

            Так как кусок большой, надеюсь что его перевод не будет уместен и все вопросы по этому поводу к этому моменту будут исчерпаны.
              0
              Я не буду вдаваться в тонкости перевода, в целом все так. Только вот я не вижу во всем этом утверждения, что запутанность позволяет передавать информацию, и тем более быстрее, нежели классические каналы, как это утверждается в статье. Именно плохому тексту статьи я давал свой комментарий.

              Телепортировать состояние можно сколько угодно, но в статье про это речь не идет. Кроме того, опять же, непонятно, как телепортация может ускорить передачу данных.
              Другое дело, если мы говорим о передаче квантовой информации — тут нужно иметь квантовую сеть, конечно. Но ведь в статье об этом не пишут.
                0
                Квантовая сеть зачем для передачи классической информации? Думаю тут используется квантовая запутанность в сочетании со слабыми квантовыми измерениями, как сказано в википедии.
                Как я это понимаю: запутанность играет важную роль в квантовой телепортации, которая в свою очередь передает информацию с точностью ниже 100%, а та переводится из квантовой в классическую. Так как изменение состояния запутанных квантов происходит моментально (превосходит скорость света так как не зависит от расстояния), получается что классическая информация передается через технические ухищрения тоже довольно быстро (быстрее света, если не учитывать время на обработку сигнала). В перспективе этот принцип связи можно использовать в межпланетных и межзвездных коммуникациях.
                  +1
                  Давайте обсудим это в отрыве от статьи, потому что иначе это непродуктивно — статья слишком плоха, чтобы ее серьезно обсуждать.
                  Квантовая сеть зачем для передачи классической информации?

                  Ну, например, для защищенности.
                  Думаю тут используется квантовая запутанность в сочетании со слабыми квантовыми измерениями, как сказано в википедии.

                  Вот конкретно это место на вики ооочень странно написано, я бы ему не доверял. Нигде не указано ни одной ссылки на статью с использованием слабых измерений для коммуникации — вероятно, потому что это не очень возможно (в моем понимании). Я не нашел адекватной информации по этому в гугле также.

                  Не возможно это потому, что слабые измерения просто значат, что вы получаете мало информации о системе. Если вы их «обратили», то вы стерли всю информацию, которая у вас была. Невозможно вернуть систему в изначальное состояние и при этом передать какую-то информацию.

                  Так как изменение состояния запутанных квантов происходит моментально (превосходит скорость света так как не зависит от расстояния), получается что классическая информация передается через технические ухищрения тоже довольно быстро (быстрее света, если не учитывать время на обработку сигнала).

                  Нет, так не получится. Потому что узнать об изменении состояния можно только сравнив результаты измерений в точке отправления и прибытия. А сделать это можно только по классическому каналу, который ограничен скоростью света. Так что состояние-то изменилось, только вы об этом узнать никак не можете. Все эти трюки со «слабыми измерениями» и «квантовыми ластиками» — всегда основаны на обработке информации и обмене информацией между А и Б.

                  Информацию нельзя передать быстрее скорости света. Точка. Никак. Совсем-совсем никак.
                    0
                    Нигде не указано ни одной ссылки на статью с использованием слабых измерений для коммуникации — вероятно, потому что это не очень возможно (в моем понимании).

                    Там на самом деле есть ссылки на публикации в СМИ, а в СМИ есть ссылки на публикации касательно слабых измерений — вот одна из них.
                    Советую почитать сам пост в СМИ, там много подробностей.
                    Невозможно вернуть систему в изначальное состояние и при этом передать какую-то информацию.

                    Имеете в виду одновременно? Или что? Не совсем понятно о чем конкретно вы говорите.
                    Сейчас я перечитаю эти статьи и вернусь к обсуждению, потому что мне не понятно — на чем основывается ваша позиция, тем самым дав и вам шанс с ними ознакомиться.
                      0
                      Моя позиция такая: нет никаких сомнений, что слабые измерения существуют, и их можно «провернуть назад». Только ни слабые измерения, ни этот «проворот» нельзя использовать для передачи информации. Строго говоря, это вообще не имеет отношения к квантовой коммуникации. Если вы найдете ссылку на любую статью, описывающую как это сделать — буду благодарен, потому что в моем представлении это невозможно (точнее, бесполезно).

                      Имеете в виду одновременно? Или что?

                      Я говорил о том, что нельзя произвести последовательность действий: приготовить состояние — измерить его (извлечь информацию) — «отменить» измерение полностью, и при этом остаться с какой-то полезной информацией о системе.
                      Можно произвести, скажем, квантово-невозмущающие измерения, тогда получится похожий трюк.
                      +1
                      Информацию нельзя передать быстрее скорости света. Точка. Никак. Совсем-совсем никак.

                      Таки обычную информацию (не описание квантового состояния) можно. Берем пару кубитов. Запутываем по Беллу. Один оставляем здесь, другой Илон Маск отправляет к Марсу. Рядом с «марсианским» летит еще один кубит, в нулевом состоянии. Сейчас в системе три кубита: «земной», «марсианский», и «доменный».

                      Колонизаторы долетают до Марса, выходят на орбиту. Начинается посадка. Все нервничают. На Земле знают: посадка уже завершилась, но сигнал об успехе/неудаче будет идти еще 4 минуты.

                      В момент посадки орбитальный бот фиксирует результат. Если посадка успешна: «доменный» кубит взводится в единицу, иначе остается нулем. Далее орбитальный бот телепортирует состояние «доменного» кубита на «земной». Илон Маск ждет минуту, для верности, и измеряет состояние «земного» кубита. Если единица — посадка успешна. Иначе — нет. С этим знанием он идет к букмекерам, и отбивает все затраты на R&D (букмекеры получат инфу через 3 минуты, по классическому каналу).

                      Передача информации (телепортация) прошла мгновенно, хоть подготовка к передаче (запутывание + полет) заняла годы.
                        +1
                        Нельзя, нельзя. Все эти состояния условные — их корреляции проявляются только при сравнении результатов у получателя и отправителя. Поэтому, хотя «телепортация» произошла мгновенно, узнаем мы об этом не быстрее, чем сможем сравнить состояния на Земле и Марсе.
                          0
                          Почему нельзя? Кубит же телепортировался. Значит мы можем измерить его состояние. При этом информационные потери можно сжать до единица/ноль. При недостатке точности (если меньшая часть кубитов выдает ложную информацию) можно использовать несколько кубитов и брать значение большинства (например, 7 кубитов выдают 1, 3 кубита дают 0: значит ответ = 1). Я что-то не понимаю?
                            0
                            Наверное, как работают запутанность и телепортация:)
                            Я, к сожалению, не лучший объяснятель, но уж что есть.
                            Начнем с запутанности.
                            Смотрите, когда вы запутываете два кубита (А и Б), они находятся в состоянии корреляции друг с другом. То есть, если измерить А в «0», Б будет в «1». Важно, что результат измерения кубита А случаен, и если повторять этот эксперимент много раз, будет неотличим от шума. Только если вы сравните результаты А и Б, вы можете сказать, что там есть однозначная корелляция. А сравнение всегда делается по классическому каналу. То есть, нельзя произвести операцию над А так, чтобы Б точно оказался в определенном состоянии.

                            Теперь, насчет телепортации. Телепортация в принципе основана на классическом канале передачи связи. То есть, вы приготавливаете два запутанных кубита, измряете один (узнаете его состояние, скажем, «0»), передаете эту информацию по классическому каналу, и на том конце выбирают такие измерения, чтобы второй кубит тоже оказался в состоянии «0». То есть, состояние «телепортируется». Но на самом деле это невозможно без классического канала связи.
                              0
                              А если взять запутанные кубиты А и Б, слабым измерением проверить значение А, и если оно скорее больше 0.5, то произвести схлопывание, а если меньше — вернуть в состояние неопределенности и повторить действия. И произвести эти действия с несколькими кубитами, чтобы избежать случайного промаха и чтобы более 50% кубитов Б имели нужное значение. Что в этой схеме я неправильно понимаю?
                                +1
                                Я сразу оговорюсь: я не видел доказательств ни своих слов (в некоторых частях сообщения), ни обратного, поэтому не верьте мне на слово слишком сильно, лучше найдите публикации;)

                                Так вот, аргумент 1, общий: есть строгая теорема (мы с нее начали), что передать информацию только с помощью запутанности нельзя вообще (а уж тем более быстрее света). Вы можете передать квантовую информацию используя классический канал (т.е. произвести телепортацию). Но для телепортации необходима классическая коммуникация между двумя партиями после измерения одного из кубитов. Вот как на вики написано.

                                Аргумент второй, непосредственно к вашему вопросу. Вы не можете «провернуть обратно» (как перевести undoing?) измеренное (пусть и слабо) запутанное состояние, если у вас есть доступ только к одной его части.

                                Аргумент третий: слабые измерения дают очень мало информации о системе (чем слабее — тем меньше). Так что если «скорее», которое вас устроит, это, скажем 0.499999999:0.500000001, то вы можете пробовать строить схемы со слабыми измерениями.
                                  0
                                  Т.е. гипотетически это возможно?
                                    0
                                    Передавать информацию — нет. Использовать слабые измерения для чего-то полезного — да. Прошу прощения, если недостаточно ясно выразился.
                                +1
                                Если я запутываю кубиты по Беллу, они находятся в состоянии суперпозиции. И сколько бы раз я не проводил измерение, A всегда будет равно B. Я буду получать пары вроде 00, 00, 11, 00, 11, 11, 00…

                                Измерив А, я буду знать состояние B, где бы B не находился. Но да, при измерении A будет равновероятно равен 0 и 1.

                                Теперь про телепортацию. В общем случае, она не обеспечивает сверхсветовой передачи данных. Я могу отправить астронавта с двумя кубитами к Альфе Центавра, через 2 года измерить свой кубит — и я ничего не узнаю, ибо непонятно, изменял ли астронавт свой доменный «кубит», или его НЛО забрало туда, куда не светит Солнце.

                                Но в примере выше, у меня есть источник, которому я доверяю (орбитальный бот). Он «гарантированно» (99.99%) телепортирует доменный кубит в нужное время, и «гарантированно» (99.99%) устанавливает его в значение «успех\неуспех», чего уже достаточно для работы.

                                Передатчик получится одноразовый, односторонний — но рабочий.

                                Ограничения. К передаче данных в текущих квантовых сетях этот пример отношения не имеет. Оборудования, которое может хранить два запутанных кубита в рабочем состоянии 2 года (или сколько там к Марсу летят) — нет.

                                Вывод. «Идеальной» сверхсветовой передачи данных с квантовой телепортацией сейчас достигнуть не получится. Однако, прикладные рабочие схемы для передатчиков с некоторыми ограничениями — возможны.
                                  +1
                                  Не соглашусь.
                                  И сколько бы раз я не проводил измерение, A всегда будет равно B. Я буду получать пары вроде 00, 00, 11, 00, 11, 11, 00…

                                  Вы произвели измерение, запутанности не стало. Кроме того, узнать об этом вы можете только постфактум, сравнив результаты измерений А и В.
                                  Он «гарантированно» (99.99%) телепортирует доменный кубит в нужное время, и «гарантированно» (99.99%) устанавливает его в значение «успех\неуспех», чего уже достаточно для работы.

                                  Во-первых, это не имеет отношения к телепортации. Я писал выше, что телепортация основана на классическом канале коммуникации.
                                  Во-вторых, весь тред начинается с того, что есть строгая математическая теорема, что только с помощью запутанности никакую информацию передать нельзя. Это и понятно, никаких «гарантировано» в квантах не будет. На Земле у вас в любом случае результат измерения случаен. Так что вы можете «передать» информацию с той же надежностью, как случайная вероятность выпадения «1» или «0».
                                  Однако, прикладные рабочие схемы для передатчиков с некоторыми ограничениями — возможны.

                                  А можно, пожалуйста, ссылку, вот какую-нибудь научную статью, где это посчитано?
                                    +1
                                    И сколько бы раз я не проводил измерение, A всегда будет равно B. Я буду получать пары вроде 00, 00, 11, 00, 11, 11, 00…


                                    Вы произвели измерение, запутанности не стало. Кроме того, узнать об этом вы можете только постфактум, сравнив результаты измерений А и В.

                                    Да, запутанность исчезнет после измерения. С этим никто не спорит. А вот насчет «узнать вы сможете только сравнив» — тут зависит. Если у меня есть «идеальный» квантовый процессор — после запутывания проверка будет не нужна. Можете поэкспериментировать с симуляцией тут. Если же я пользуюсь существующим квантовым процессором: примерно в 8% процентах случаев я получу ошибку (тут есть более оптимистичные цифры).

                                    Я писал выше, что телепортация основана на классическом канале коммуникации.
                                    Опять-таки, тут зависит. Например, при телепортации квантового состояния вам классический канал никак не поможет. В общем случае измерить квантовое состояние на приемнике мы можем только статистически (ну, если не брать во внимание всякие фокусы с ограниченным набором передаваемых данных).
                                    И да, тут у нас явное разногласие. Я вот не вижу необходимости в классическом канале.

                                    Во-вторых, весь тред начинается с того, что есть строгая математическая теорема, что только с помощью запутанности никакую информацию передать нельзя.
                                    Теорема есть. Я с ней не спорю. Но по ссылке, которую я скинул, есть квантовая схема телепортации состояния кубита. Если вы потестите эту схему на симуляторах — все будет ок. Состояние одного из кубитов будет передано на другой, при соблюдении правильного порядка действий. Именно соблюдение правильного порядка действий позволяет нам игнорировать теорему. Да, у нас останутся случаи, когда результат измерения на Земле будет неверен, в силу различных форс-мажоров, но это жизнь. Будут передаваться 10 кубитов, да еще трижды задублированных — это позволит свести вероятность форс-мажора к минимуму.

                                    Можно аналогию провести: звонит жена мужу, и говорит купить батон по дороге домой. Это может быть шутка, может быть тест новых симуляторов ИИ, может быть реальная просьба — мужик этого не узнает, до встречи с женой. Однако, в большинстве случаев мужик просто пойдет и купит батон. Звонок — аналог квантового канала, личная встреча с женой — канал классический.

                                    Наконец, я ворвался в ваш тред со своим утверждением:
                                    Таки обычную информацию (не описание квантового состояния) передать можно. Так что, возможно, мы обсуждаем разное.

                                    Однако, прикладные рабочие схемы для передатчиков с некоторыми ограничениями — возможны.


                                    А можно, пожалуйста, ссылку, вот какую-нибудь научную статью, где это посчитано?

                                    Простите, чем вас мой комментарий с полетом на Марс не устроил? Единственное допущение, которое я там использовал: у нас есть возможность держать два запутанных кубита на расстоянии в несколько светоминут в течении нескольких лет. Сейчас это невозможно, лет через «надцать» — кто знает.
                                      +2
                                      Например, при телепортации квантового состояния вам классический канал никак не поможет. <…> Я вот не вижу необходимости в классическом канале.
                                      Дело в том, что классический канал является неотъемлемой частью самого алгоритма квантовой телепортации. Без него никакой телепортации не будет, будет лишь кубит в одном из состояний, «похожих» на то, которое нам пытались телепортировать, но чтобы завершить телепортацию, требуется провести некоторые добавочные операции, причём конкретный список этих операций зависит от значений, измеренных на стороне А. Вот эти значения и передаются по классическому каналу.

                                      Наконец, я ворвался в ваш тред со своим утверждением:
                                      Таки обычную информацию (не описание квантового состояния) передать можно. Так что, возможно, мы обсуждаем разное.
                                      Нет, в том числе Shkaff упоминал и теорему, согласно которой передать классическую информацию при помощи квантовой запутанности невозможно. То есть, совсем невозможно. Никак. В принципе. Ни в одну сторону, ни в две. Ни быстрее света, ни медленнее, ни с кучей ошибок числом менее 50%, которые была бы надежда исправить. Вся беда в том, что та теорема тупая, как тапок. Если окажется, что она неверна, и информацию передать-таки можно, это будет означать примерно то же, что означало для механики Ньютона появление теории относительности. То есть полный крах самых базовых представлений и полная перестройка всего мат. аппарата с нуля.
                                        0
                                        Дело в том, что классический канал является неотъемлемой частью самого алгоритма квантовой телепортации.

                                        Он говорит о неполной квантовой телепортации, т.е. у нас не передача квантовой информации, а передача классической информации через квантовый канал. Т.е. нам достаточно чтобы кубит был похож больше на 1 чем на 0 (например, 0.9995), мы его округляем до 1, при этом соблюдается теорема не-телепортации и информация все же передается, но классическая.
                                          0
                                          Слабость измерений на выводы теоремы никак не влияет. Там берётся совершенно произвольный набор операций над первой частью системы и доказывается, что никакие измерения на стороне B не смогут получить хоть в чём-нибудь отличающиеся результаты.
                                        +1
                                        Если у меня есть «идеальный» квантовый процессор — после запутывания проверка будет не нужна.

                                        Ну погодите, мы же не процессоры говорим, где все операции локальны, и нет вопроса передачи информации. Квантовые процессоры работают иначе: вы делаете последовательность унитарных операций на запутанных кубитах, а потом измеряете их, коллапсируя состояние. У вас нет задачи по измерению одного кубита узнать что-то про другие. Вы хотите преобразовать последовательность на входе в последовательность на выходе.
                                        Это принципиально разные задачи.
                                        Я вот не вижу необходимости в классическом канале.

                                        Ссылку в студию! Хотя бы на вики. Потому что «Например, при телепортации квантового состояния вам классический канал никак не поможет.» — в этом принципиальная ошибка на мой взгляд. Классический канал необходим для телепортации (вместе с запутанностью, конечно).
                                        Именно соблюдение правильного порядка действий позволяет нам игнорировать теорему.

                                        Теорема справедлива всегда, без исключений. Если вы почитаете статью, на которую ссылаетесь, а именно, часть про измерение, вы увидите: «Мы остановились на том, что бабушка измерила состояние своих двух кубитов, позвонила мне и рассказала о результате, так что я знаю состояние моего кубита.» Для телепортации необходим классический канал. Далее, там же: «Итак, мы показали, что бабушке достаточно передать всего два классических бита (а именно результаты измерения состояний кубитов |G⟩ и |ψ⟩), чтобы мы могли узнать неизвестное до этого состояние кубита.»

                                        Таки обычную информацию (не описание квантового состояния) передать можно.

                                        Нельзя никакую, и это утверждает теорема.

                                        Простите, чем вас мой комментарий с полетом на Марс не устроил?

                                        Ну, тем, что я хочу посмотреть на вычисления, а не на аналогии:) Квантовая физика печально известна проблемами с аналогиями.
                                          +2
                                          Shkaff CaptainFlint — вы абсолютно правы. Спасибо за пояснения.
                                            0
                                            Продолжаем изучать комментарии к теореме о запрете коммуникации:
                                            The no-communication theorem implies the no-cloning theorem, which states that quantum states cannot be (perfectly) copied. That is, cloning is a sufficient condition for the communication of classical information to occur. To see this, suppose that quantum states could be cloned. Assume parts of a maximally entangled Bell state are distributed to Alice and Bob. Alice could send bits to Bob in the following way: If Alice wishes to transmit a «0», she measures the spin of her electron in the z direction, collapsing Bob's state to either |z+>b or |z->b. To transmit «1», Alice does nothing to her qubit. Bob creates many copies of his electron's state, and measures the spin of each copy in the z direction. Bob will know that Alice has transmitted a «0» if all his measurements will produce the same result; otherwise, his measurements will have outcomes |z+>b or |z->b with equal probability. This would allow Alice and Bob to communicate classical bits between each other (possibly across space-like separations, violating causality).

                                            Мой перевод:
                                            Теорема о запрете коммуникации подразумевает теорему о запрете клонирования, которая устанавливает что квантовые состояния не могут быть (на все 100%) скопированы. Это значит, клонирование является достаточным условием для передачи классической информации. Чтобы это понять, допустим что квантовые состояния могут быть клонированы. Представим что партия максимально запутанных по Беллу структур были распределены между Алисой и Бобом. Алиса может отправить биты Бобу следующим способом: Если Алиса захочет отправить 0, она измеряет спин ее электрона в направлении z, сворачивая состояния [квантовых систем] Боба до |z+>b или |z->b. Чтобы передать 1, Алиса ничего не делает со своим кубитом. Боб делает множество копий состояния ее электрона, и измеряет спин каждой копии в направлении z. Боб будет знать что Алиса отправила 0 если все его измерения покажут один результат; иначе, его измерения придут к результату |z+>b или |z->b с равной вероятностью. Это должно позволить Алисе и Бобу передавать классические биты между ними (возможно, сквозь пространство-время, нарушая причинность).
                                              +1
                                              ну да, вы сами же подтверждаете невозможность такого подхода.
                                              That is, cloning is a sufficient condition for the communication of classical information to occur.

                                              Однако, клонирование запрещено, ergo, передача информации запрещена. Конечно, если бы Боб мог сделать бесконечное число копий, все было бы иначе. Только вот он не может — спасибо теореме о запрете клонирования.
                                                0
                                                Спасибо большое что присоединились к дискуссии, многое в этом вопросе мне стало яснее, но на главный вопрос для себя я все же не ответил. Надеюсь, в будущем я смогу дать ответ на него уверенно.
                                                  0
                                                  Наверное, «спасибо» адресовано CaptainFlint, мы тут с вами с начала:) Но вы спрашивайте, если что, мы можем и дальше обсудить, если будет желание. Когда пытаешься что-то объяснить, начинаешь сам понимать.
                                0
                                Спасибо что присоединились к дискуссии. Вы, видимо, лучше меня разбираетесь в этом вопросе. Хотелось чтобы вы продолжили общение со Shkaff потому что я себя чувствую предвзятым. А я послушаю что вы говорите.
                  –2
                  Лет около 10 назад была статья про то как нашли способ измерений не меняющий состояние частиц и таким образом дающие возможность определить квантовую неопределенность.
                  И вобще как у нас водится пока будут решать технические сложности с развертыванием квантовых сетей наработаются фундаментальные знания для их взлома.
                    +1
                    Лет около 10 назад была статья про то как нашли способ измерений не меняющий состояние частиц
                    10 лет назад какой-то юморист написал на википедии мем про «неудовлетворительное состояние кота», и уже 10 лет никто не может убрать оттуда эту чушь, потому что никто не может предоставить доказательств обратного.
                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                        0
                        Вот публикация в СМИ.
                        Вот запись в библиотеке Коренельского Университета.
                        Вот публикация с сопровождением из 4-х картинок.
                        Вот публикация с описанием на английском.
                        Не совсем понял, но похоже это гипотеза с вычислениями и без физического опыта, однако говорить что опытов таких не было и тем более что она не верна, я не могу. Согласно тексту в СМИ (ссылка вверху) это был именно лабораторный опыт, а не просто гипотеза, при этом текст в СМИ пестрит подробностями этого эксперимента. Советую почитать, любопытно как минимум.
                      +4
                      поляризованные фотоны
                      но других не существует!
                        0
                        Ну поток фотонов может быть неполяризованным, если его поляризация меняется случайным образом (см. напр. тут). Одиночный фотон, конечно, всегда поляризован.
                        0
                        После прочтения этот заметки я нашел в интерфейсе Хабра «Поиск по сайту» и вбил туда фразу Квантовая криптография. Мне кажется, что первый десяток результатов содержит достаточно данных, чтобы расширить заметку до объема интересной и познавательной статьи. А если еще и в Google поискать что-то более специализированное, например: quantum photonic network cryptography или в Википедию глянуть…
                          0
                          Одним из достоинств таких сетей считается высокая скорость передачи данных. Явление квантовой запутанности связывает квантовые частицы таким образом, что при измерении характеристик одной из них, мы автоматически узнаем характеристики второй. Причем связь эта сохраняется даже на больших расстояниях.

                          С каких пор с помощью квантовой запутанности научились передавать информацию быстрее света? Насколько знаю, это невозможно.
                            +1
                            «высокая скорость передачи данных»
                            о каких скоростях идет речь?

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое