Ученые придумали, как запустить квантовый Интернет со спутников

Международная группа ученых разработала новую технологию, которая позволит запустить квантовый интернет при помощи космических спутников.

Исследование опубликовано в журнале nature.com.

В основу проекта легла технология квантовой памяти (quantum memories), благодаря которой специальное оборудование хранит информацию аналогично цифровым запоминающим устройствам, но в квантовой форме. Эти квантовые хранилища предложили использовать для передачи данных прямо из космоса на Землю за счет распределения квантовой запутанности — явления, при котором частицы (в данном случае, кубиты) связываются между собой даже на больших расстояниях.

Ученые доказали, что спутники с устройствами квантовой памяти и повторителями (репитерами) обеспечивают скорость распределения квантовой запутанности в 3 раза выше, чем при передаче сигналов по ретрансляторам из оптоволокна или с обычных спутников. Кроме того, космические системы не подвержены экспоненциальным потерям из-за расстояния, которые пока являются причиной, усложняющей запуск квантового Интернета через оптоволоконные кабели на Земле.

"Мы показываем, что этот метод обеспечит гораздо более высокую производительность, чем ранее предложенные схемы, и мы определяем перспективные физические системы, с помощью которых можно его реализовать. Наш проект связан с более широкой работой в области квантовых технологий, проделанной Университетом Стратклайда, и с исследованиями в области космической квантовой связи, включающими несколько космических миссий, которые должны быть запущены в ближайшие несколько лет", — поделился доктор Дениэл Ои, один из авторов исследования.

Физики предлагают использовать спутники с квантовой памятью на низкой околоземной орбите. Проект должен проверить возможности квантового распределения ключей (quantum key distribution — QKD) для шифрования в интернет-сети. Исследование преподносят, как "дорожную карту" для создания безопасной глобальной квантовой связи в ближайшем будущем.

"Поскольку сейчас большинство оптических линий связи находится в космосе, сильной стороной нашей схемы является ее повышенная устойчивость к атмосферным потерям", — говорится в статье.

Авторы отметили, что дальность передачи квантового сигнала из космоса ограничена прямой видимостью между спутником и наземной станцией, которая зависит от орбиты. Чтобы не было перебоев, ретранслятор или его "дублер" должен постоянно находиться над станцией. Это ограничение может решить космический интернет Starlink от SpaceX, который предусматривает целую сеть спутников.

Ранее Фокус рассказал, как устроен квантовый Интернет и когда он начнет работать. Квантовые кубиты обеспечивают связь в разы быстрее и безопаснее, чем уже существующие протоколы Всемирной паутины.

Писали также, об идеальной "квантовой защите" для Интернета вещей. Американские ученые придумали квантово-управляемые полупроводниковые ядра, которые производят несколько криптографических ключей, не поддающиеся никакому взлому.