Предложен квантовый метод обнаружения \"лжецов\"

Международная группа ученых предложила квантовый метод детектирования "лжецов" и "предателей" среди участников сети, обменивающихся сообщениями.

Способы решения этой проблемы называются "Византийскими соглашениями", и представляют собой ряд схем, позволяющих найти согласованное решение в сети, отдельные участники которой намеренно или невольно нарушают установленные правила.

Примером подобной схемы является соглашение между несколькими генералами, некоторые из которых подкуплены, о необходимости атаковать вместе вражеский город или отступить от него. При этом целью противника является отступление части генералов, чтобы успешно разбить войска оставшихся.

Группа ученых из нескольких научных учреждений предложила схему "Византийского соглашения" с использованием квантовых коммуникаций. Их статья под названием "Experimental Demonstration of a Quantum Protocol for Byzantine Agreement and Liar Detection" ("Экспериментальная демонстрация квантового протокола Византийского соглашения и обнаружения лжеца") опубликована в Physical Review Letters.

Предложенный протокол позволяет найти согласованное решение и детектировать возможного "лжеца" среди трех партнеров, обменивающихся сообщениями.

Как и любое другое "Византийское соглашение, это, по сути, сводится к обеспечению того, что (1) все участники получают один и тот же план, (2) у плана есть определенный автор, и если он незлонамеренен, то все соглашаются с ним и следуют его плану.

Для успешной реализации "Византийского соглашения" необходимо, чтобы все участники имели наборы чисел, взаимосвязанных между собой, но неизвестных другим участникам. Новый протокол предлагает схему безопасной генерации и дистрибуции таких чисел с помощью квантовых каналов связи.

Обычно сложность реализации квантовых протоколов между более чем двумя участниками заключается в необходимости использования кутритов (qutrits) - троичных единиц информации. Это происходит из-за того, что физические носители кутритов довольно трудно контролировать, в частности, осуществлять их передачу.

Однако на этот раз исследовательская группа смогла обойтись без кутритов, используя вместо них четыре поляризованных фотона в качестве носителей кубитов. Ученые задействовали фотоны, находящиеся в запутанном квантовом состоянии, то есть имеющие коррелированные квантовые свойства после своего взаимодействия и разделения. Эти фотоны были использованы для дистрибуции ключей, применяющихся в верификационном процессе.