Скорость света не предел для передачи информации – при некоторых условиях данные можно передавать в два раза быстрее, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
«Нам удалось теоретически и экспериментально показать, что квантовая суперпозиция позволяет обмениваться информацией сразу в двух направлениях, передавая лишь одну частицу, что считалось невозможным с точки зрения классической физики. Это позволяет создавать абсолютно защищенные линии связи, в которых будут защищены не только данные, но и само направление их передачи», — пишут Филип Вальтер и его коллеги из Венского университета (Австрия).
Согласно теории относительности, ничто во Вселенной не может двигаться быстрее скорости света, так как на ее преодоление потребуется бесконечное количество энергии. Это же касается и носителей информации – ни один из них не может обогнать свет и мгновенно передать данные на огромные расстояния.
После открытия квантовой телепортации и феномена запутывания частиц разгорелся спор о том, можно ли таким образом передавать информацию быстрее скорости света, а если да, то как ее тогда извлечь. Большинство ученых считает, что это невозможно, поскольку данные о телепортации необходимо передавать классическим путем. Однако состояние частиц действительно мгновенно меняется вне зависимости от расстояния, разделяющего их.
Вальтер и его коллеги выяснили, что предел скорости света все же можно нарушить: они заставили информацию перемещаться в два раза быстрее, и сделать это позволили необычные свойства фотонов, запутанных на квантовом уровне. Как поясняют ученые, все это не означает, что частица движется с удвоенной скоростью света или что она несет сразу два бита данных. Речь идет о том, что фотон служит каналом не односторонней, а двусторонней связи.
Для этого необходимо перевести фотон в такое квантовое состояние, чтобы его положение в пространстве было бы сильно «размазано» – то есть он одновременно находился бы в разных точках на пути между передатчиком и приемником. Грубо говоря, у каждого участника эксперимента будет по условной половине фотона, пока он находится в неопределенном состоянии.
Таким образом, абонент квантовой линии может считывать информацию, которую ему передают, и одновременно записывать собственную. А его собеседник сможет прочитать переданные обратно данные, сравнивая, какими свойствами обладал фотон в тот момент, когда на него записали бит, и каковы они теперь.
Подобный трюк, как отмечают ученые, не противоречит теории относительности, но позволяет передавать данные в два раза быстрее, чем это теоретически возможно в соответствии с классическими законами физики.
Руководствуясь этой идеей, физики-экспериментаторы из Венского университета построили квантовую машину, которая позволяет вести подобный двусторонний обмен информацией в реальном мире при помощи обычного оптоволокна, нескольких лазеров, расщепителей света и других оптических устройств.
Первые эксперименты с этой установкой показали, что передаваемые данные автоматически шифруются, так что взлом линии связи становится очень сложной задачей. Более того, если один из абонентов будет передавать абсолютно случайные данные, то хакер в принципе не сможет извлечь их. Это сделает двусторонние линии квантовой связи привлекательными для банков и госорганов.
