Идея квантовых денег возникла еще в 1980-х годах, когда физик Стивен Визнер предложил использовать законы квантовой механики для создания банкнот, не поддающихся подделке. Поскольку неизвестные квантовые состояния невозможно скопировать без возникновения помех, такие «квантовые токены» могут использоваться для аутентифицированных транзакций, гарантируя безопасность, значительно превосходящую возможности классических методов.

Группа ученых из Сорбонны реализовала квантовые деньги Визнера. В отличие от предыдущих опытов, этот эксперимент включал промежуточный этап хранения данных в памяти, сообщает Phys.

Квантовая память более известна как ключевой компонент квантовых повторителей, в задачу которых входит распространение на большие расстояния квантовой запутанности. Это важное условие для будущего квантового интернета, но у квантовой памяти есть и другие варианты применения: она может синхронизировать квантовые процессоры, распределять запутанность по сети и, как показало новое исследование, выполнять задачи, которые ранее считались недостижимыми.

Исследователи использовали слабые импульсы света, поляризация которых кодировала информацию. Эти импульсы хранились в большом ансамбле нейтральных атомов, охлажденных лазером, — квантовой памяти высокой производительности, сочетающей в себе эффективность, близкую к единице, и чрезвычайно низкий уровень шума. После «записи» состояния извлекались и проходили через оставшуюся часть протокола, где в соответствии со строгими требованиями безопасности происходила верификация.

Результаты показали, что память соответствовала строгим требованиям транзакции, что позволяло создавать и верифицировать токены «квантовых денег». «Это первый случай интеграции квантовой памяти в полноценный криптографический протокол, — сказал Адриэль Маманн, первый автор исследования. — Эксперимент объединил несколько ключевых достижений как в области фотонной реализации, так и в области хранения данных. Достижение высокой эффективности и низкого уровня шума, необходимых для протокола, действительно демонстрирует, насколько далеко продвинулась квантовая память».

Разработка открывает путь к гораздо более широкому спектру приложений — от защищенных многосторонних протоколов до анонимной связи.

Квантовое состояние вещества, не взаимодействующее с фотонами и поэтому не обнаружимое спектроскопическими методами, называют темным состоянием. Группа ученых из Южной Кореи экспериментально продемонстрировала то, что прежде считалось возможным лишь теоретически: создание коллективной квантовой запутанности, берущей начало в темных состояниях.