Эксперимент, что может стать основой для будущего интернета, провели в сети Verizon, рассказывает 24 Канал. С работой ученых можно ознакомиться в журнале Sciense.
Смотрите также Квантовый компьютер взломал криптографический ключ: угрожает ли это биткоину
Как удалось совместить квантовые и классические сети?
В основе прорыва лежит компактный интегрированный чип Q-Chip, предназначенный для координации квантовой и классической информации.
Главная проблема квантовых коммуникаций заключается в том, что квантовые частицы, например, запутанные фотоны, меняют свое состояние при любом измерении. Обычные сети направляют данные к конечному пункту назначения, постоянно измеряя их, что разрушает квантовое состояние.
Как удалось решить проблему?
Команда исследователей обошла это ограничение, разработав гибридную систему. Специальный чип отправляет классический световой сигнал чуть впереди квантового. Этот классический "заголовок" можно измерять для маршрутизации пакета данных, оставляя квантовый сигнал нетронутым.
Простыми словами. Сами разработчики сравнивают это с железной дорогой: классический сигнал действует как локомотив, а квантовая информация "едет" позади в запечатанных контейнерах, которые нельзя открывать.
Такой подход позволил использовать стандартный интернет-протокол (IP), благодаря чему квантовая информация может передаваться на том же "языке", что и классическая. Это ключевой фактор для масштабирования технологии с использованием имеющейся инфраструктуры.
Узел квантовой сети / Фото Sylvia Zhang
Другим важным препятствием является нестабильность коммерческих сетей. В отличие от идеальных лабораторных условий, реальные оптоволоконные линии подвергаются воздействию изменений температуры, вибраций от строительства и транспорта.
Чтобы противостоять этому, инженеры разработали метод коррекции ошибок. Измеряя искажения в классическом сигнале, система может предсказать, какие коррекции нужно внести в квантовый сигнал, не измеряя его непосредственно и сохраняя его состояние.
Какими были результаты тестирования?
Во время тестирования на оптоволоконной сети Verizon длиной около километра система поддерживала точность передачи более 97%. Это доказывает, что технология способна преодолевать шум и нестабильность, которые обычно разрушают квантовые сигналы вне лаборатории.
Поскольку чип изготовлен из кремния по стандартным технологиям, его можно производить массово, что упрощает масштабирование.
Несмотря на успех, главным препятствием для расширения квантовых сетей за пределы города остается невозможность усиливать квантовые сигналы без разрушения их запутанности. Эта задача потребует новых устройств, но текущее исследование является важным шагом, демонстрирующим возможность передачи квантовых сигналов через существующие коммерческие сети.
Развитие квантовых технологий
Ученые и инженеры продолжают работать над новыми открытиями в области квантовых технологий и достигают значительных успехов.
Недавно, например, удалось создать "магические состояния", которые сделают квантовые вычисления полезными. Дело в том, что сейчас квантовые вычисления крайне ненадежны. С новым открытием квантовые вычисления могут стать лучше классических компьютерных расчетов.
А тем временем исследователи из Калифорнийского технологического института создали гибридную квантовую память, которая использует звуковые волны для хранения информации, удерживая квантовые состояния в 30 раз дольше аналогов.