Представлены новые решения для квантовых коммуникаций

Ученые представили разработки в области квантовых коммуникаций. Голландские физики создали воспроизводимый интерфейс на алмазных кубитах для связи между квантовыми процессорами, американские ученые предложили архитектуру ретрансляторов, способную передавать квантовую информацию на тысячи километров, а ISO утвердила криптографический стандарт, готовый противостоять атакам квантовых компьютеров еще до их появления. Вместе эти решения закрывают определенные пробелы на пути к практическому квантовому интернету и защите данных, которые злоумышленники уже сегодня могут перехватывать «на будущее».

Исследователи из Делфтского технического университета в Голландии впервые показали работающий и подходящий для масштабирования интерфейс между твердотельной кубитной памятью и фотонами, необходимыми для передачи квантовой информации между удаленными квантовыми процессорами.

Команда создала резонаторы на основе центров окраски олово-вакансия в алмазе, добившись когерентного взаимодействия с показателем кооперативности выше единицы. Преодоление этого порога означает переход от простого испускания света к режиму, пригодному для высокоточных квантовых операций, таких как генерация запутанности на расстоянии.

Критически важно, что технология доказала свою воспроизводимость: из 327 изготовленных на двух чипах устройств большинство обладало высоким качеством. По словам научного руководителя проекта Рональда Хэнсона, результат важен как для квантового интернета, так и для модульных квантовых компьютеров, разрабатываемых совместно с компанией Fujitsu. Разработка открывает путь к эффективной связи отдельных квантовых модулей в единую вычислительную машину.

В свою очередь, учеными из Массачусетского университета в Амхерсте (США) была предложена архитектура, решающая проблему затухания квантового сигнала на сверхбольших расстояниях. Группа разработала полностью оптическую схему квантовых повторителей, комбинирующую непрерывно-переменную (бозонный код GKP) и дискретно-переменную (код Стина) коррекцию ошибок.

Такая синергия позволила увеличить расстояние между ретрансляторами на 9 км при общей дальности связи свыше 1 тыс. км. При этом требуется всего нескольких тысяч GKP-кубитов на узел — на порядок меньше, чем в более ранних проектах третьего поколения. Продемонстрированный уровень сжатия шума в 15,4 дБ и метод «окон отбраковки» для фильтрации несовершенных GKP-состояний кубитов позволят снизить сложность и, как следствие, стоимость аппаратной части будущих магистральных квантовых сетей.

Международная организация по стандартизации (ISO) официально утвердила постквантовый криптографический стандарт Classic McEliece. Алгоритм основан на помехоустойчивых кодах. Этот принцип был опубликован еще в 1978 году и предлагает качественно иную, нежели в случае RSA, модель безопасности. Classic McEliece не полагается на вычислительную сложность факторизации, а основан на кодах коррекции ошибок — том же принципе коррекции ошибок, который используется для надежной передачи данных по зашумленным каналам связи.

Почти полувековая история без успешных взломов и одобрение немецким Федеральным ведомством по информационной безопасности для долгосрочной защиты гостайны делают его одним из самых доверенных кандидатов. VPN-сервис Mullvad уже встроил Classic McEliece для защиты трафика пользователей от атак по схеме «собрать сейчас — расшифровать потом».