Область квантовой механики имеет огромный потенциал для реализации коммуникационных технологий различных типов, обладающих более высокие уровни безопасности, нежели традиционные оптические и электрические коммуникационные технологии. К примеру, используя технологию квантовой цифровой подписи (quantum digital signatures, QDS), можно послать одно и тоже сообщение множеству получателей, гарантируя, что эти сообщения не могут быть перехвачены или подменены.

"Технология QDS обеспечивает более высокий уровень безопасности при выполнении операций, в которых используются классические цифровые подписи. Это процедуры проверки подлинности, целостности и невмешательства в содержимое передаваемых сообщений" - рассказывает Эрика Андерсон, ученая из университета Хериот-Уотта в Эдинбурге, Великобритания, - "Такие функции и процедуры являются основой некоторых аспектов современного электронного цифрового мира и они широко используются везде там, где требуется высокий уровень безопасности, в банковском деле, в почтовых и других подобных системах".

Однако, все схемы реализации технологии QDS требуют использования больших объемов квантовой памяти, способной к хранению значений миллионов кубитов в течение месяцев и годов времени. К сожалению, современные квантовые системы не могут хранить информацию дольше, чем несколько минут, что делает невозможным реализацию технологии QDS в нынешнее время.

Но недавно Эрика Андерсон, Ведран Дунйко и Петрос Валлден, ее коллеги из Хорватии и Греции, опубликовали в журнале Physical Review Letters статью, в которой они описали схему реализации технологии QDS, которая не требует использования промежуточной квантовой памяти вообще, что позволит реализовать эту схему даже на современном технологическом уровне.



Протокол технологии QDS разбит на две части, на распределение ключей и передачу сообщений. На стадии распределения отправитель рассылает получателям пары квантовой информации, квантовые ключи. Эта стадия абсолютно не привязана к следующей стадии, собственно к передаче зашифрованных сообщений. Промежутки времени между передачей ключей и передачей сообщений могут составлять месяцы или годы, но когда осуществляется расшифровка полученного сообщения, требуется извлечение значения квантового ключа, которое должно храниться в квантовой памяти.

Новый протокол QDS отличается от классического обоими стадиями. На стадии передачи квантовых ключей значения этих ключей преобразовываются в классическую информацию посредством технологии измерения квантовых состояний. При этом еще соблюдается высокий уровень безопасности, который гарантируется законами квантовой механики. Так как квантовая информация преобразуется в классическую, то ее можно будет хранить сколь угодно долгое время на обычных носителях.

Тоже самое происходит на второй стадии работы протокола QDS, вся обработка получаемой и передаваемой информации производится в классическом виде, но при этом получатель имеет возможность подтвердить подлинность полученного сообщения, а передатчик - получить подтверждение о приеме сообщения при помощи квантовых технологий.

"Начиная с первой публикации нашей работы мы трудимся над созданием экспериментальной установки и уже имеем малогабаритную опытную систему, которая подтверждает работоспособность предложенной нами схемы" - рассказывает Эрика Андерсон, - "Сейчас мы работаем над совершенствованием и расширением возможностей экспериментальной системы, занимаясь параллельно с этим новыми теоретическими изысканиями, которые сделают технологию QDS еще более эффективной и простой".