Зашифрованная связь достигается путем отправки квантовой информации в базовых единицах, называемых квантовыми битами или кубитами. Самый простой тип обработки квантовой информации – это квантовая запутанность. Однако этот процесс остается малоизученным. Лучшее управление квантовой запутанностью может помочь улучшить квантовую телепортацию, развитие квантовых компьютеров и квантовую криптографию.
Теперь команда китайских физиков сосредоточилась на поиске способов повышения надежности квантового обмена секретами. В новом исследовании, опубликованном в EPJ B, Чжаонан Чжан из Педагогического университета Шэньси, Сиань, Китай, и его коллеги предоставляют гораздо более точную характеристику распределений запутанности в многокубитных системах, чем это было доступно ранее.
В контексте квантовой криптографии эти результаты могут быть использованы для оценки количества информации, которую может захватить перехватчик, относительно секретного ключа шифрования.
Физики, работающие над новыми способами защиты квантовых зашифрованных сообщений, используют тот факт, что в квантовом масштабе данный кубит может быть запутан только с одним другим кубитом; эта уникальная черта называется моногамией запутанности.
На практике квантовые правила сцепления объясняются рассмотрением трех кубитов, называемых A, B и C, принадлежащих Алисе, Бобу и Чарли соответственно. Если Алиса и Боб обмениваются квантовой информацией через систему из двух кубитов, называемую AB, они не могут делиться никакими запутанными состояниями с кубитом C Чарли.
Однако существует и другой вид запутанности, называемый полигамией, при которой кубиты демонстрируют частичную запутанность с несколькими кубитами одновременно.
В этом исследовании авторы разрабатывают серию уравнений, объясняющих условия моногамии и полигамии, которые охарактеризованы гораздо лучше, чем в предыдущей работе. В частности, они сначала исследуют трехкубитные системы при определенных ограничениях, а затем получают общий результат для многокубитных систем.