Учені "розширили" квантовий Інтернет завдяки телепортації даних (фото)

Учені з Нідерландів здійснили прорив у створенні квантового Інтернету, навчившись телепортувати дані одночасно на три машини. Про це досягнення пише видання The New York Times.

Багато дослідників вважають: майбутнє за квантовими комп'ютерами, здатними проводити обчислення набагато швидше за найпотужніші суперкомп'ютери. Восени 2019 року Google представила перший робочий квантовий комп'ютер, а через 2 роки китайці повторили цей успіх. Однак для повноцінної роботи таким пристроям знадобиться комп'ютерна мережа, аналог інтернету, яка дозволить швидко та надійно передавати інформацію між пристроями.

Квантовий зв'язок уже існує, але досі вченим вдавалося надсилати дані на обмежену відстань і лише між двома комп'ютерами. Група фізиків із Технологічного університету Делфта першою в історії зуміла розширити мережу до трьох фізичних машин. Для цього вони скористалися квантовою телепортацією, яку знаменитий учений Альберт Ейнштейн свого часу вважав за неможливе.

Це фізичне явище передбачає передавання інформації з відривом без переміщення матерії, де вона зберігається. Виходить, що проміжний канал геть-чисто відсутній, тому зловмисники не зможуть перехопити сигнал.

"Це означає не тільки те, що квантовий комп'ютер може вирішити вашу проблему, але й те, що він не знає, в чому проблема полягає. Сьогодні це так не працює, адже, наприклад, Google знає, що ви зберігаєте на своїх серверах", — прокоментувала Трейсі Елеонора Нортап з Інституту експериментальної фізики Університету Інсбрука.

В основі квантового комп'ютера лежить незвичайна поведінка частинок — електрони, фотони, кубіти, — коли вони поводяться одночасно як два різні об'єкти з різними властивостями. У звичайних комп'ютерах інформація шифрується в бітах, кожен з яких має значення "0", або "1", проте квантові властивості дозволяють кубітам зберігати обидва значення одночасно. Зі збільшенням кількості кубітів потужність системи зростає експоненційно, проте самі частки досить тендітні й можуть руйнуватися від найменшого впливу зовнішнього середовища разом із закодованими даними.

Через крихкість квантових бітів інформацію складно передавати на відстані, але "телепортація" дозволяє вирішити проблему завдяки властивості під назвою "квантова заплутаність", коли зміна стану однієї квантової системи миттєво впливає на стан іншої, віддаленої, і так обидві системи стають нерозривно пов'язаними.

Заплутані системи можуть складатися з електронів, фотонів чи інших квантових об'єктів. Автори нового дослідження використовували так званий центр азотних вакансій — крихітне порожнє місце в синтетичному алмазі, в якому електрони можуть бути захоплені за допомогою складного комплексу лазерів і дзеркал. Для експерименту вони побудували три системи, назвавши їх Алісою, Бобом і Чарлі, а потім з'єднали оптичними волокнами та запустили в них частинки світла, котрі виконали роль кубітів.

Спочатку дослідники заплутали два електрони — один належить Алісі, інший — Бобу, надавши їм один і той же квантовий стан і зберігши однакову комбінацію "1" і "0". Потім команда перенесла той самий стан на ядро вуглецю всередині Боба та "заплутала" його з електроном Чарлі. Вони отримали дві заплутаності, які змогли зв'язати в одну систему та переміщувати дані по трьох вузлах. Дистанція між ними склала приблизно 18 м, але попередні дослідження доводять, що заплутаність виникає і на великій відстані.

"Зараз ми будуємо невеликі квантові мережі в лабораторії. Але ідея полягає в тому, щоб зрештою побудувати квантовий Інтернет", — сказав Рональд Хенсон, фізик із Делфта, учасник дослідницької команди. — "Ми вже намагаємося зробити це за межами лабораторії".

Раніше Фокус писав, як влаштований квантовий Інтернет і коли він почне працювати. Він повинен значно прискорити передавання інформації, а разом із нею і обчислення, необхідні вирішення ключових проблем людства.