Η κβαντική φυσική μπορεί να προσδιορίσει πού βρίσκεται κάποιος

Μια επείγουσα κλήση φτάνει από τον Λευκό Οίκο. Όμως ο παραλήπτης διστάζει: πώς μπορεί να είναι βέβαιος ότι το μήνυμα προέρχεται πράγματι από εκεί; Η απάντηση ίσως βρίσκεται στην κβαντική φυσική.

Επιστήμονες παρουσίασαν μια νέα τεχνική που επιτρέπει την επιβεβαίωση της τοποθεσίας ενός ατόμου, βασισμένη στις αρχές της κβαντικής διεμπλοκής — ενός φαινομένου όπου δύο σωματίδια παραμένουν στενά συνδεδεμένα, ακόμη κι αν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση. Η φυσικός Άμπιγκεϊλ Γκούκιν παρουσίασε τα αποτελέσματα στις 18 Μαρτίου, στο συνέδριο της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας.

Η μέθοδος, γνωστή ως «κβαντική επαλήθευση θέσης», θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί για την αποτροπή επιθέσεων phishing ή για τον περιορισμό πρόσβασης σε ευαίσθητα συστήματα — όπως, για παράδειγμα, υποδομές πυρηνικών όπλων που θα είναι προσβάσιμες μόνο από συγκεκριμένες, ασφαλείς τοποθεσίες. Παράλληλα, εκτιμάται ότι θα αποτελέσει βασικό στοιχείο του λεγόμενου «κβαντικού διαδικτύου», το οποίο υπόσχεται εξαιρετικά ασφαλείς επικοινωνίες.

Πώς λειτουργεί το σύστημα

Στο πείραμα συμμετέχουν δύο «επαληθευτές» και ένας «αποδεικνύων». Οι επαληθευτές, που βρίσκονται σε διαφορετικές πλευρές της τοποθεσίας που εξετάζεται, στέλνουν τυχαίους αριθμούς στον αποδεικνύοντα. Οι αριθμοί αυτοί καθορίζουν τις μετρήσεις που πρέπει να κάνει.

Ταυτόχρονα, ένας από τους επαληθευτές δημιουργεί ένα ζεύγος διεμπλεγμένων φωτονίων — σωματιδίων φωτός. Κρατά το ένα και στέλνει το άλλο στον αποδεικνύοντα. Στη συνέχεια, και οι δύο πραγματοποιούν ταυτόχρονα μετρήσεις της πόλωσης των φωτονίων, δηλαδή της κατεύθυνσης ταλάντωσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος.

Ο αποδεικνύων επιστρέφει το αποτέλεσμα της μέτρησης στους επαληθευτές, οι οποίοι το συγκρίνουν με το δικό τους. Επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία πολλές φορές, τα αποτελέσματα πρέπει να εμφανίζουν ισχυρή συσχέτιση. Αν κάποιος απατεώνας επιχειρήσει να υποκλέψει το φωτόνιο από διαφορετική τοποθεσία, η συσχέτιση αυτή θα διαταραχθεί — κάτι που θα αποκαλύψει την απάτη, λόγω των περιορισμών που θέτει η ταχύτητα του φωτός και οι ιδιαιτερότητες των κβαντικών μετρήσεων.

Επιτυχής δοκιμή στις ΗΠΑ

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στο Μπόλντερ του Κολοράντο. Οι ερευνητές εγκατέστησαν δύο σταθμούς επαλήθευσης σε απόσταση περίπου 200 μέτρων, συνδεδεμένους με οπτικές ίνες με τον αποδεικνύοντα που βρισκόταν ενδιάμεσα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέθοδος μπορεί να εντοπίσει με επιτυχία τη θέση του χρήστη.

Η τεχνική βασίζεται σε ένα «Bell test» χωρίς παραθυράκια — μια αυστηρή δοκιμή που αποδεικνύει ότι οι συσχετίσεις μεταξύ των φωτονίων δεν μπορούν να εξηγηθούν με κλασικές θεωρίες. Με άλλα λόγια, τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τις παράδοξες αλλά πραγματικές ιδιότητες της κβαντικής φυσικής.

Όπως σημειώνει η Γκούκιν, η μέθοδος αυτή συνδέει για πρώτη φορά με απτό τρόπο τη φυσική τοποθεσία ενός ατόμου με τις πληροφορίες που ανταλλάσσει. Ένα βήμα που, αν εξελιχθεί, μπορεί να αλλάξει ριζικά το τοπίο της ασφάλειας στις επικοινωνίες.