Учёные нашли способ клонировать зашифрованные кубиты, обойдя запрет на копирование

Исследователи из Университета Ватерлоо совершили прорыв в квантовых вычислениях, найдя элегантный способ обойти фундаментальную проблему «невозможности клонирования» квантовой информации. Их работа «Зашифрованные кубиты можно клонировать» опубликована в журнале Physical Review Letters.

Протокол для 𝑛 =2. Кубиты, чьё приведённое состояние максимально смешано, представлены сферами, отображающими флуктуации. Автор: Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/y4y1-1ll6

Квантовые компьютеры хранят информацию в кубитах — квантовых битах, которые могут находиться в суперпозиции состояний. Однако, в отличие от классических битов, кубиты нельзя просто скопировать из-за так называемой теоремы о запрете клонирования, что создавало серьёзные препятствия для создания резервных копий данных и квантовых облачных сервисов.

Команда под руководством доктора Ахима Кемпфа и доктора Кодзи Ямагути обнаружила обходной путь. Они показали, что если квантовую информацию зашифровать в процессе копирования, то можно создавать неограниченное количество её копий.

«Мы нашли обходной путь для теоремы о запрете клонирования квантовой информации, — объясняет доктор Кодзи Ямагути. — Оказывается, если мы шифруем квантовую информацию, копируя её, мы можем сделать столько копий, сколько захотим».

Ключевой момент в том, что ключ дешифрования является одноразовым: после того как одна из зашифрованных копий выбрана и расшифрована, ключ автоматически «сгорает». Это позволяет безопасно хранить избыточные зашифрованные резервные копии на нескольких серверах, что является основой для квантовых облачных хранилищ, подобных «квантовому Google Drive».

«Этот прорыв позволит создать квантовое облачное хранилище... которое безопасно хранит одну и ту же квантовую информацию на нескольких серверах в качестве зашифрованной резервной копии, — сказал доктор Ахим Кемпф. — Это важный шаг в создании инфраструктуры для квантовых вычислений».

Открытие открывает путь к практической реализации квантовых сетей, распределённых вычислений и надёжных систем хранения данных, что критически важно для будущего квантовых технологий в кибербезопасности, материаловедении и медицине.