Як науковці обійшли перешкоди?
Дослідники з Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) разом із колегами з Мерілендського університету оприлюднили результати експерименту в науковому виданні Journal of Optical Communications and Networking. Вони запустили квантово заплутані фотони через кабельну мережу завдовжки 62 кілометри, яку розтягнули на вуличних стовпах між будівлями установ.
Зазвичай квантові мережі потребують ідеальних лабораторних умов, адже будь-який зовнішній шум чи коливання температури руйнує заплутаність частинок. Однак повітряні оптоволоконні лінії зазнають постійного впливу вітру, вібрацій від проїжджаючих автомобілів і пролітаючих птахів. Усе це змінює поляризацію світла та нищить квантову інформацію.
Я б назвав це стрес-тестом квантових мережевих систем,
– каже Ічен Ші, фізик із NIST.
Щоб зберегти квантовий стан частинок у настільки нестабільному середовищі, команда розробила спеціальну систему активного калібрування. Науковці використали додатковий сигнал лазерного світла як опорну точку. Вимірюючи, наскільки сильно довкілля викривляє лазерний промінь, алгоритм миттєво розраховував необхідні поправки та коригував стан заплутаних фотонів.
Чергування опорного лазера та заплутаних фотонів зайняло лише 7,2 відсотка від загального часу роботи системи. Решту 92,8 відсотка часу фахівці використовували для передачі стабільної квантової інформації. Швидкість трансляції склала 200 – 1 500 заплутаних фотонів на секунду.
Перспективи технології
Раніше науковці вже передавали заплутані фотони на відстань до 420 кілометрів, проте ті експерименти проходили в захищених підземних або лабораторних каналах з ідеальними умовами. Нове дослідження довело, що квантовий інтернет можна розгортати на базі вже наявної міської інфраструктури без будівництва коштовних підземних тунелів.
Технологія відкриває можливості для захисту даних. Мережеві вузли зможуть обмінюватися секретними шифрувальними ключами, які неможливо перехопити в дорозі, адже код остаточно формується лише в момент перевірки. Крім того, квантові мережі дозволять об'єднати телескопи в різних куточках Землі в один гігантський дослідницький інструмент.
У майбутньому фахівці планують покращити апаратне забезпечення та оновити алгоритми, щоб ще більше збільшити швидкість передачі даних.