At dele en hemmelighed... den kvante måde

Forskere ved University of the Witwatersrand i Johannesburg, Sydafrika, har demonstreret en rekordsættende kvanteprotokol til at dele en hemmelighed mellem mange parter. Holdet skabte en 11-dimensionel kvantetilstand og brugte den til at dele en hemmelighed mellem 10 parter. Ved at bruge kvantetricks, hemmeligheden kan kun låses op, hvis parterne stoler på hinanden. Værket sætter en ny rekord for statens dimension (hvilket har indflydelse på, hvor stor hemmeligheden kan være) og antallet af parter, som den deles med, og er et vigtigt skridt i retning af at distribuere information sikkert på tværs af mange noder i et kvantenetværk.

Laser &Photonics anmeldelser offentliggjort online forskningen fra Wits-teamet ledet af professor Andrew Forbes fra School of Physics ved Wits University. I deres papir med titlen:Eksperimentel Demonstration af 11-Dimensional 10-Party Quantum Secret Sharing, Wits-holdet slog alle tidligere rekorder for at dele en kvantehemmelighed.

"I traditionel sikker kvantekommunikation, oplysninger sendes sikkert fra en part til en anden, ofte kaldet Alice og Bob. På netværkets sprog, dette vil blive betragtet som peer-to-peer-kommunikation og har per definition kun de to noder:afsender og modtager, " siger Forbes.

"Enhver, der har sendt en e-mail, vil vide, at information ofte skal sendes til flere personer:én afsender og mange modtagende parter. Traditionel kvantekommunikation som kvantenøgledistribution (QKD) tillader ikke dette, og er kun af peer-to-peer-form."

Ved at bruge struktureret lys som kvantefotontilstande, Wits-teamet viste, hvordan man distribuerer information fra én afsender til 10 parter. Derefter, ved at bruge nogle smarte kvantetricks, de kunne konstruere protokollen, så kun hvis parterne stoler på hinanden, kan hemmeligheden afsløres.

"I bund og grund hver part har ingen nyttige oplysninger, men hvis de stoler på hinanden, kan hemmeligheden afsløres. Tillidsniveauet kan indstilles fra nogle få af parterne til dem alle, " siger Forbes. Vigtigt, på intet tidspunkt bliver hemmeligheden nogensinde afsløret gennem kommunikation mellem parterne:de behøver ikke at afsløre nogen hemmeligheder. På denne måde kan en hemmelighed deles på en grundlæggende sikker måde på tværs af mange knudepunkter i et netværk:kvantehemmelighedsdeling.

"Vores arbejde skubber det nyeste og bringer kvantekommunikation tættere på ægte netværksimplementering, " siger Forbes. "Når du tænker på netværk, tænker du på mange forbindelser, mange fester, som ønsker at dele information og ikke kun to. Nu ved vi, hvordan man gør dette på kvantemåden."

Holdet brugte strukturerede fotoner til at nå høje dimensioner. Struktureret lys betyder 'Lysmønstre', og her kunne teamet bruge mange mønstre til at rykke dimensionsgrænsen. Flere dimensioner betyder mere information i lyset, og oversættes direkte til større hemmeligheder.