Состояние, при котором изменение одной подсистемы сказывается на другой, называют квантовой сцеплённостью или запутанностью (англ. entanglement).
В состоянии квантовой сцепленности взаимодействие подсистем описывается как единая суперпозиция, которая не локализована в определённой точке пространства (нелокальная). Процесс, когда вследствие взаимодействия с окружением нелокальная суперпозиция переходит в локальное классическое состояние, называется декогеренция, обратный этому процесс рекогеренция. Данное явление лежит в основе квантового компьютера, производительность которого, в отличие от обычного, возрастает экспоненциально.
Суть. Представьте, что Алиса и Боб надыбали пару устройств. На каждом устройстве одна кнопка, один счетчик нажатий и одно табло выдающее значения 0 или 1.
Алиса пять раз нажала кнопку и последовательно получила :
1 0 0 1 1
Боб пять раз нажал кнопку на своем устройстве и последовательно получил:
1 0 0 1 1
То есть значения на устройстве случайные, но второе устройство их точно повторяет. Случайность и корреляция ответов проверяются большой статистикой. Далее, возникает вопрос о том, как оно работает. Возможно, инфа о значениях записана в устройствах. Возможно, первое устройство генерирует случайное значение и сообщает его второму устройству. В случае КМ сцепленности оба предположения неверны. То что инфа не записана и «скрытых параметров» точно нет проверяется через неравенства Белла. Передача сигнала тоже невозможна, потому что запутанность передается мгновенно (Алиса и Боб могут поехать в разные города, а потом одновременно нажать кнопку на своем устройстве, при этом число совпадет), то есть со сверхсветовой скоростью.
К сожалению, для передачи инфы быстрее скорости света это устройство не годится. Алиса летит на ракете и хочет сообщить Бобу (ровно через сутки после начала полета) все ли нормально в полете («1» — нормально «0» — проблемы). Через сутки Боб нажимает на кнопку и видит 1 0 0 и т. д. Как из этих цифр узнать, все ли хорошо у Алисы? Да никак. Цифры-то случайные. И то что у Боба устройство показывает 1 0 0 никак не связано с ситуацией у Алисы. Он даже не знает, проводила ли Алиса измерения или нет. Так что сверхсветовая передача инфы невозможна. И это хорошо, так как сверхсветовая передача инфы позволяет послать сигнал в прошлое и нарушить принцип причинности (согласно ОТО, но не КМ!).
Но, это устройство позволяет создать идеальный канал передачи секретной инфы. Алиса и Боб хотят встретится, но ревнивый муж Боба подслушивает их разговор через протрояненный скайп. Догадываясь об этом, Боб и Алиса заранее договариваются жать на кнопку 8 раз и прибавлять это число к номеру комнаты в отеле проскочившем в разговоре, если выпадает 00000000 то жать еще 8 раз. Алиса звонит Бобу. Они оба нажимают кнопки и выпадает число 10011010 aka 154. Алиса говорит: — «Встретимся в отеле „Влажные сны“ комната 179». В результате разгневанный муж врывается в пустой номер 179, а Алиса и Боб обсуждают квантмех в номере 25 (154+25=179). При этом муж не сможет узнать правильный номер, пока не увидит значения на устройстве. Исследовав это устройство перед разговором, он опять же ничего не узнает, ведь следующие значения случайны. Чем такой способ лучше двустороннего асимметричного шифрования, точно так же допускающего прослушивание линии и известность алгоритмов шифрования? Тем, что по сути этот метод шифрования является шифром Вернама с бесконечным шифроблокнотом. А это единственный метод шифрования, для которого математически доказана абсолютная криптостойкость.
