Квантовый интернет скоро изменит мир: его впервые передали через обычный кабель (фото)

Команда разработала чип под названием Q-Chip, который объединяет квантовые и классические данные по живой оптоволоконной связи, демонстрируя, как будущий квантовый интернет может работать в современной сети, говорится на сайте Школы инженерии и прикладных наук Пенсильвании.

Ученые впервые показали, что чип может не только отправлять квантовые сигналы коммерческому оптоволоконному кабелю, но и автоматически корректировать шум, объединять квантовые и классические данные в стандартные пакеты интернет-типа и маршрутизировать их, используя ту же систему адресации и инструменты управления, которые подключают повседневные устройства к сети.

"Продемонстрировав, что интегрированный чип может управлять квантовыми сигналами в коммерческой сети, такой как Verizon, используя те же протоколы, что и классический интернет, мы сделали ключевой шаг к более масштабным экспериментам и практическому квантовому интернету", — сказал профессор Лян Фэн.

Как объясняет соавтор исследования Роберт Броберг, обычные сети измеряют данные, чтобы направить их к конечному пункту назначения. С чисто квантовыми сетями это невозможно, поскольку после измерения квантовые частицы теряют свои уникальные свойства.

Чтобы обойти это препятствие, команда разработала чип для координации "классических" сигналов, состоящих из обычных потоков света и квантовых частиц. Классический сигнал распространяется непосредственно впереди квантового сигнала, что позволяет измерять классический сигнал для маршрутизации, оставляя квантовый сигнал нетронутым.

По словам ученых, новая система работает как железная дорога, сочетая обычные легкие локомотивы с квантовым грузом. Классический "головной вагон" действует как двигатель поезда, тогда как квантовая информация перевозится позади в герметичных контейнерах.

"Вы не можете открыть контейнеры, не уничтожив то, что внутри, но двигатель гарантирует, что весь поезд доберется туда, куда ему нужно", — сказал первый автор исследования Ичи Чжан.

Во время тестирования система поддерживала точность передачи более 97%, что демонстрирует ее способность преодолевать шум и нестабильность, которые обычно разрушают квантовые сигналы вне лаборатории. Поскольку чип изготовлен из кремния с помощью устоявшихся технологий, его можно производить массово.

При этом ученые отмечают, что хотя "квантовые ключи" уже могут передаваться на большие расстояния через обычное оптоволокно, эти системы используют слабый когерентный свет для генерации случайных чисел, которые невозможно скопировать. Это означает, что технология очень эффективна с точки зрения безопасности, но недостаточна для связи реальных квантовых процессоров.

Для преодоления этой проблемы нужны новые устройства, однако данное исследование является важным ранним шагом. Оно продемонстрировало, что чип может передавать квантовые сигналы через существующее коммерческое оптоволоконное соединение, используя маршрутизацию пакетов в стиле интернета, динамическую коммутацию и встроенное уменьшение ошибок, которые работают с теми же протоколами, что и современные сети.

"Это похоже на ранние дни классического интернета в 1990-х годах, когда университеты впервые объединили свои сети. Это открыло двери для трансформаций, которые никто не мог предвидеть. Квантовый интернет имеет такой же потенциал", — подчеркнул Броберг.

Напомним, ученые из Австралии и Южной Кореи нашли способ "закручивать" свет в спиральные вихри, что может увеличить пропускную способность оптоволоконных сетей в 50 раз.

Фокус также сообщал, что исследователи из Оксфордского университета в Великобритании впервые в истории осуществили телепортацию данных между двумя квантовыми компьютерами.