На сайте Phys.org размещена статья: "Nobel-winning quantum weirdness promises better ways of encrypting communications and imaging your body" - "Нобелевская премия по квантовым странностям обещает лучшие способы шифрования связи и визуализации вашего тела".

Устройства связи, которые невозможно взломать, высокоточный GPS и медицинская визуализация с высоким разрешением — все это имеет что-то общее. Эти технологии — некоторые еще в стадии разработки, а некоторые — уже на рынке — все основаны на неинтуитивном квантовом явлении запутанности.

Две квантовые частицы, такие как пары атомов или фотонов, могут запутаться. Это означает, что свойство одной частицы связано со свойством другой, и изменение одной частицы мгновенно влияет на другую частицу, независимо от того, как далеко они друг от друга. Эта корреляция является ключевым ресурсом в квантовых информационных технологиях. По большей части квантовая запутанность все еще является предметом физических исследований, но она также является компонентом коммерчески доступных технологий и играет ключевую роль в зарождающейся индустрии квантовой обработки информации.

Нобелевская премия по физике 2022 года была отмечена за глубокое наследие Алена Аспекта из Франции, Джона Ф. Клаузера из США и австрийца Антона Цайлингера за экспериментальную работу с квантовой запутанностью.

Декогерентность возникает, когда среда взаимодействует с квантовым объектом — в данном случае с фотоном — чтобы вывести его из квантового состояния суперпозиции. В суперпозиции квантовый объект изолирован от окружающей среды и существует в странной смеси двух противоположных состояний одновременно, как при подбрасывании монеты в виде орла и решки. Суперпозиция необходима для того, чтобы два или более квантовых объекта запутались.

Квантовая запутанность является важнейшим элементом обработки квантовой информации, а фотонная запутанность того типа, который впервые был предложен нобелевскими лауреатами, имеет решающее значение для передачи квантовой информации. Квантовую запутанность можно использовать для создания крупномасштабных сетей квантовой связи. Было продемонстрировано распространение запутанности в двух местах на Земле, разделенных 764 милями (1203 км) с помощью спутниковой передачи.

Запутанность имеет решающее значение для решения этого препятствия благодаря зарождающейся технологии квантовых повторителей. Важная веха для первых квантовых повторителей, называемая обменом запутывания, была продемонстрирована Цейлингером и его коллегами в 1998 году. Переключение запутанности связывает по одному из двух пар запутанных фотонов, тем самым запутывая два изначально независимых.

Возможно, самым известным приложением квантовой связи является квантовое распространение ключей. Если эти ключи хранятся должным образом, они будут защищены даже от будущих мощных квантовых компьютеров, взламывающих коды. Эти распределенные ключи на основе запутывания можно использовать для значительного повышения безопасности связи. Первая важная демонстрация в этом направлении была проведена группой Zeilinger, которая провела банковский перевод в Вене, Австрия, в 2004 году. Сегодня есть несколько компаний, которые коммерциализировали технологию распределения квантовых ключей

Квантовые коммуникации, вычислительные и сенсорные технологии представляют большой интерес для военных и разведывательных сообществ. Квантовая запутанность также обещает улучшить медицинскую визуализацию благодаря оптическому зондированию и обнаружению радиочастот с высоким разрешением, что также может улучшить позиционирование GPS. Есть даже компания, готовящаяся предложить запутывание как услугу, предоставляя клиентам сетевой доступ к запутанным кубитам для безопасной связи. Есть много других квантовых приложений, которые были предложены, но еще предстоит изобрести, которые будут доступны в будущих запутанных квантовых сетях.