Izvorna verzija od ovu priču pojavio u Časopis Quanta.
Posljednjih nekoliko desetljeća istraživači su shvatili da bi kvantna računala to konačno trebala moći razbiti široko korištene kodove koji osiguravaju velik dio digitalnog svijeta. Kako bi se zaštitili od ove sudbine, proveli su godine razvijajući nove šifre za koje se čini da jesu siguran od budućih probijača sefova naoružani kvantnim računalima.
U isto vrijeme, oni su također osmislili genijalne načine koristiti pravila kvantne mehanike kako bi komunikacija bila sigurna. Ali kvantna mehanika, baš kao i “klasična” mehanika koja joj je prethodila, samo je teorija prirode. Što ako je na kraju zamijeni cjelovitija teorija, baš kao što je kvantna mehanika istisnula Newtonovu fiziku prije jednog stoljeća? Hoće li ove kvantne komunikacijske tehnike i dalje biti sigurne u svijetu u kojem postoji još temeljniji skup pravila?
“Što se tiče ovih kriptografskih protokola, dobro je biti paranoičan”, rekao je Ravishankar Ramanathanteoretičar kvantne informacije na Sveučilištu u Hong Kongu koji radi na kvantnoj kriptografiji. “Pokušajmo minimizirati pretpostavke koje stoje iza protokola. Pretpostavimo da će ljudi u budućnosti shvatiti da kvantna mehanika nije konačna teorija prirode.”
To je mogućnost koju vrijedi razmotriti. Teškoća neriješenih problema – poput pomirenja kvantne mehanike i gravitacije – sugerira da bi postkvantna teorija prirode mogla uključivati nešto sasvim neočekivano.
Kako bi se zaštitili od mogućnosti da se njihovi protokoli temelje na pogrešnim pretpostavkama, neki kvantni kriptografi traže još temeljnija načela na kojima bi mogli graditi. Umjesto da krenu od kvantne mehanike, oni kopaju dublje, sve do samog koncepta uzročnosti.
Sadržaj objave
Suptilna sabotaža
Jedan od načina za razumijevanje razvoja u ovom području je razmatranje distribucije kvantnih ključeva, što uključuje iskorištavanje pravila kvantne mehanike za prosljeđivanje ključa – nečega što se može koristiti za dekodiranje tajne poruke – na način koji se ne može potajno petljati. Kvantna distribucija ključa koristi kvantnu isprepletenost, koja zaključava dvije čestice zajedno kroz jedno od njihovih svojstava, poput vrtnje. Kvantna isprepletenost sadrži nešto poput okidačke žice. Ako se bilo tko pokuša petljati sa zapletom – kao što bi pokušao da pokuša ukrasti ključ – upad će uništiti zaplet, otkrivajući sabotažu. To je zbog temeljnog principa kvantne mehanike koji se naziva “monogamija isprepletenosti”.
Ali što ako ovo načelo više ne vrijedi? U takvom slučaju, ako ljudi koji prenose poruku nemaju potpunu kontrolu nad svojim uređajima, autsajder bi potencijalno mogao suptilno promijeniti isprepletenost čestica, prekidajući komunikaciju bez ostavljanja traga.
Taj se proces naziva kvantno ometanje, a napori da se to razumije porasli su posljednjih godina.
Mnogim je znanstvenicima ometanje privlačno jer im može pomoći da bolje razumiju i kvantnu mehaniku i prirodu uzroka i posljedice. Pitaju se: Postoje li duboki principi koji zabranjuju ometanje, koji ga čine nemogućim? Ili, ako nijedan princip to ne zabranjuje, može li doći do ometanja u stvarnom svijetu?
Jim Jammer
Michał Ecksteinteoretski fizičar na Sveučilištu Jagiellonian u Krakowu, Poljska, voli ilustrirati ometanje pričom. Njegovi protagonisti su klasični likovi iz objašnjenja kvantne mehanike, Alice i Bob.
“Pretpostavimo da imate Alice i Boba i oni upoznaju mađioničara, Jima Jammera”, rekao je Eckstein. “Mađioničar kaže: ‘Imam dvije lopte; jedna je bijela, a druga crna’.”
Kuglice zamjenjuju par isprepletenih čestica. Ako su dvije čestice isprepletene, one imaju svojstvo koje je na neki način povezano – ako izmjerite prvu česticu i otkrijete da joj je spin, na primjer, gore, spin druge čestice će neizbježno biti manji, i obrnuto. Ovo vrijedi čak i ako je druga čestica na pola puta preko svemira. Ovdje su kuglice povezane tako da ako je jedna bijela, druga će uvijek biti crna.