Физики нашли способ восстановления информации, "теряемой" при квантовых измерениях - «Наука и технологии»

Обычно, когда кто-либо производит какое-либо измерение, он точно знает, что он делает, и какие результаты он ожидает получить. Однако, существуют так называемые случайные измерения, результаты которых ничем не фиксируются, в таких измерениях тип измеряемой величины и ее значения остаются неизвестными. В классических физических системах незафиксированные измерения не оказывают на систему никакого влияния, но в случае квантовой природы измеряемой системы такие измерения, как и все другие, приводят к нарушению квантового состояния и, как следствие, к потере квантовой информации.

Хотя информация во время незафиксированных измерений, кажется, полностью теряется, существует способ ее частичного восстановления. Этот способ был разработан и описан Майклом Ревзеном (Michael Revzen) и Ади Манном (Ady Mann), профессорами из израильского Технологического института Technion (Technion Institute of Technology).

Некоторые моменты квантовой теории указывают на то, что любое квантовое измерение начинается как истинно квантовое. Но после того, как квантовое состояние измеряемой системы начинает разрушаться в результате незафиксированного измерения, эта система начинает постепенно переходить к "классическому" виду. Используя в этот момент классические законы распределения вероятностей становится возможным определить с достаточно точностью вероятность того или иного значения величины квантового измерения.

Ключом к методу восстановления потерянной информации является использование квантовой запутанности. При помощи этого явления создается запутанность измеряемой системы со второй контрольной системой, состояние которой также изменяется в момент проведения незафиксированного измерения. Используя уже традиционные методы квантовых измерений можно получить информацию о квантовом состоянии второй контрольной системы. Правда в этом случае точность таких "вторичных" измерений будет несколько ниже, что определяется принципом квантовой неопределенности.

С практической точки зрения работа израильских ученых имеет очень важное значение для области квантовой криптографии. Ведь она указывает на потенциальную лазейку, пока только теоретическую, при помощи которой можно будет перехватывать информацию путем незафиксированных измерений параметров квантовых частиц-носителей информации. С другой точки зрения такой метод все же обладает существенным недостатком, он не позволят восстановить полностью всю квантовую информацию, часть которой теряется безвозвратно, более того, в настоящее время отсутствует возможность определить то, какая из частей информации была безвозвратно утеряна.

В свете всего вышесказанного в ближайшем будущем можно не сильно беспокоиться о безопасности существующих квантовых коммуникационных систем. "Всю нашу работу мы провели в рамках исследований теории квантовых измерений, которая на нынешний день является самой таинственной и малоизученной областью квантовой механики" - рассказывает Майкл Ревзен.