Ф.К. Алиев - д.ф.-м.н., консультант, отдел ГУРИТТ МО РФ (Москва) А.М. Бородин - сотрудник, Издательство ТВП (Москва) А.В. Вассенков - к.т.н., гл. эксперт, отдел ВНК ВС РФ (Москва) Е.А. Матвеев - директор, НТП «Криптософт» (г. Пенза) А.Н. Царьков - д.т.н., профессор, засл. деятель науки РФ, Президент института - председатель правления, институт МОУ «ИИФ» (г. Серпухов) И.А. Шеремет - д.т.н., профессор, член ВПК при Правительстве РФ (Москва)

В статье представлены основные положения новой технологии передачи и приема данных, названной ATF-технологией связи (аббревиатура ATF - это первые буквы соответственно имен Александр, Татьяна и Физули в латинском написании). Она основана на использовании ресурса запутанных состояний квантовых систем - одного из принципиально новых типов ресурсов квантовой физики. Базовые составляющие ATF-технологии связи - это: гипотеза Т, алгоритм А и метод F. Гипотеза Т представляет собой сформулированное на математическом языке предположение о состоянии квантовой системы, состоящей из двух изначально запутанных кубитов, после завершения квантового фазового перехода. Побудительным мотивом к формулировке данной гипотезы послужили результаты анализа доступных теоретических и экспериментальных данных о физическом явлении квантового фазового перехода. В статье приведено краткое описание выполненного в 2014 г. на физическом факультете Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова эксперимента по исследованию запутанных состояний двухфотонных квантовых систем. Полученные результаты можно полагать началом движения в направлении экспериментального подтверждения гипотезы Т. Изложенный в статье алгоритм А дистанционного изменения меры несепарабельности кубитов - другой базовый элемент ATF-технологии связи. Особенностями этого алгоритма, принципиально отличающими его от известной технологии под названием «квантовая телепортация», являются: использование трехкубитных квантовых систем для образования квантового канала связи и полное исключение классического канала связи между приемной и передающей сторонами. На основе метода F - третьей базовой составляющей ATF-технологии связи - в условиях априорного предположения о справедливости гипотезы Т, для по-битовой передачи двоичного сообщения от одного абонента к другому реализуется сеанс симплексной связи в два последовательно выполняемых этапа. Квантовый канал связи образуют трехкубитные квантовые системы в несепарабельном состоянии, подсистемы каждой из которых распределены между абонентами следующим образом. Однокубитные подсистемы принадлежат абоненту, передающему сообщение. Двухкубитные - абоненту, принимающему сообщение. Содержание этапов сеанса симплексной связи при передаче одного бита заключается в следующем. На первом этапе абонент, передающий сообщение, обрабатывает массив принадлежащих ему кубитов путем применения алгоритма А, если значение передаваемого бита равно 1. Если же значение передаваемого бита равно 0, то он ничего не делает. На втором этапе абонент, принимающий сообщение, подвергает измерению принадлежащие ему кубиты и проводит обработку результатов измерений. Эта обработка заключается в решении статистической задачи проверки по выборке заданного объема простой гипотезы против альтернативы - также простой гипотезы. Если проверяемая простая гипотеза верна, то абонент, принимающий сообщение, полагает, что бит, переданный ему, имеет значение 0. В противном случае, значение бита считается равным 1.

 

1. Aliev F.K. O sostoyaniyakh kvantovoi sistemy iz dvukh chastits so spinovym chislom ½ i raznymi giromagnitnymi otnosheniyami // Proceedings of the 11th Nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya po kriptografii. Section "Problemy kvantovoi kriptografii". Moscow. 2011.
2. Aliev F.K., Borodin A.M., Vassenkov A.V., Matveev E.A., Tsar-kov A.N., Sheremet I.A. O sposobe distantsionnogo izmeneniya mery neseparabel\'nosti kvantovykh sistem i vozmozhnosti ego primeneniya v oblasti svyazi // Izvestiya Instituta inzhenernoi fiziki. 2014. №3(33). P. 30-38.
3. Barsukov O.A., El-yashevich M.A. Osnovy atomnoi fiziki. Moscow: Nauchnyi mir. 2006. 648 p.
4. Valiev K.A., Kokin A.A.Kvantovye komp-yutery: nadezhda i real-nost?. Moscow-Izhevsk: Regular and Chaotic Dynamics. 2004. 320 p.
5. Ivanov M.G. Kak ponimat?kvantovuyu mekhaniku. Moscow-Izhevsk: Regular and Chaotic Dynamics. 2012. 516 p.
6. Imre S., Balazc F. Quantum Computing and Communications: An Engineering Approach. Moscow: FIZMATLIT. 2008. 320 p.
7. Kashurnikov V.A., Krasavin A.V. Chislennye metody kvantovoi statistiki. Moscow: FIZMATLIT. 2010. 628 p.
8. Kilin S.Ya. Kvantovaya kriptografiya: idei i praktika. Minsk: Belorusskaya nauka. 2007. 391 p.
9. Klyshko D.N. Fotony i nelineinaya optika. Moscow: Nauka. 1980. 256 p.
10. Kokin A.A. Tverdotel-nye kvantovye komp-yutery na yadernykh spinakh. Moscow-Izhevsk: Institut komp-yuternykh issledovanii. 2004. 204 p.
11. Matveev A.N. Atomnaya fizika. Moscow: Mir i obrazovanie. 2007. 432 p.
12. Nielsen M., Chuang I. Quantum Computation and Quantum Information. Moscow: Mir. 2006. 824 p.
13. Preskill J. Quantum Information and Computation. Moscow-Izhevsk: Regular and Chaotic Dynamics. 2008.V. 1. 464 p.
14. Sergeev N.A., Ryabushkin D.S. Osnovy kvantovoi teorii yadernogo magnitnogo rezonansa. Moscow: Logos. 2013. 272 p.
15. Feynman R., Leighton R., Sands M. The Feynman Lectures on Physics: V. 8, 9: Quantum Mechanics: Tutorial. Moscow: LKI. 2008. 528 p.
16. Frisch S.E. Optical Spectra of Atoms. St. Petersburg: Lan?. 2010. 656 p.
17. Bogdanov Yu.I., Galeyev R.F., Maslennikov G.A., Straupe S.S., Moreva E.V., Kulik S.P. Polarization States of Four-Dimensional Systems Based on Biphotons. Phys. Rev. A. V. 73, 2006. P. 063810.
18. Kwiat P.G., Waks E., White A.G., Appelbaum I., Eberhard P.H. Ultrabright Source of Polarization Entangled Photons // Phys. Rev. A. 1999. V. 60. R773-R776.
19. Rungta P., Buzer V., Caves C. M., Hillery M., Milburn G.J. Universal state inversion and concurrence in arbitrary dimensions // Phys. Rev. A. 2001. V. 64. P. 042315.
20. Sachdev S. Quantum Phase Transitions. Encyclopedia of Mathematical Physics. USA. 2004.