Onderzoekers van de Universiteit van de Witwatersrand in Johannesburg, Zuid-Afrika, hebben een record-setting kwantumprotocol gedemonstreerd voor het delen van een geheim tussen vele partijen. Het team creëerde een 11-dimensionale kwantumtoestand en gebruikte deze om een ​​geheim te delen met 10 partijen. Door kwantumtrucs te gebruiken, het geheim kan alleen worden ontsloten als de partijen elkaar vertrouwen. Het werk vestigt een nieuw record voor de dimensie van de staat (die van invloed is op hoe groot het geheim kan zijn) en het aantal partijen met wie het wordt gedeeld, en is een belangrijke stap naar het veilig verspreiden van informatie over veel knooppunten in een kwantumnetwerk.

Laser- en fotonica-beoordelingen publiceerde online het onderzoek van het Wits-team onder leiding van professor Andrew Forbes van de School of Physics aan de Wits University. In hun paper getiteld:Experimental Demonstration of 11-Dimensional 10-Party Quantum Secret Sharing, het Wits-team versloeg alle eerdere records om een ​​kwantumgeheim te delen.

"In traditionele veilige kwantumcommunicatie, informatie veilig van de ene partij naar de andere wordt verzonden, vaak Alice en Bob genoemd. In de taal van netwerken, dit zou worden beschouwd als peer-to-peer-communicatie en heeft per definitie alleen de twee knooppunten:zender en ontvanger, ', zegt Forbes.

"Iedereen die een e-mail heeft gestuurd, weet dat informatie vaak naar meerdere mensen moet worden gestuurd:één afzender en veel ontvangende partijen. Traditionele kwantumcommunicatie zoals kwantumsleuteldistributie (QKD) staat dit niet toe, en is alleen van de peer-to-peer vorm."

Gestructureerd licht gebruiken als kwantumfotontoestanden, het Wits-team liet zien hoe informatie van één afzender naar 10 partijen kan worden verspreid. Vervolgens, door enkele handige kwantumtrucs te gebruiken, ze zouden het protocol zo kunnen ontwerpen dat het geheim alleen kan worden onthuld als de partijen elkaar vertrouwen.

"In essentie, elke partij heeft geen bruikbare informatie, maar als ze elkaar vertrouwen, kan het geheim worden onthuld. Het niveau van vertrouwen kan worden ingesteld van slechts een paar van de partijen tot allemaal, "zegt Forbes. Belangrijk is dat in geen enkel stadium wordt het geheim ooit onthuld door middel van communicatie tussen de partijen:ze hoeven geen geheimen te onthullen. Op deze manier kan een geheim op een fundamenteel veilige manier worden gedeeld over vele knooppunten van een netwerk:quantum secret sharing.

"Ons werk duwt de state-of-the-art en brengt kwantumcommunicatie dichter bij echte netwerkimplementatie, " zegt Forbes. "Als je aan netwerken denkt, denk je aan veel verbindingen, veel feesten, die informatie willen delen en niet slechts twee. Nu weten we hoe we dit op de kwantummanier moeten doen."

Het team gebruikte gestructureerde fotonen om hoge dimensies te bereiken. Gestructureerd licht betekent 'Patronen van licht' en hier kon het team veel patronen gebruiken om de dimensielimiet te verleggen. Meer afmetingen betekent meer informatie in het licht, en vertaalt direct naar grotere geheimen.