Квантовий інтернет скоро змінить світ: його вперше передали через звичайний кабель (фото)
Інженери з Університету Пенсільванії у США успішно надіслали квантові сигнали за допомогою стандартних оптоволоконних кабелів, які живлять сучасний інтернет.
Команда розробила чип під назвою Q-Chip, який об'єднує квантові та класичні дані по живому оптоволоконному зв'язку, демонструючи, як майбутній квантовий інтернет може працювати в сучасній мережі, йдеться на сайті Школи інженерії та прикладних наук Пенсільванії.
Вчені вперше показали, що чип може не лише надсилати квантові сигнали комерційному оптоволоконному кабелю, але й автоматично коригувати шум, об'єднувати квантові та класичні дані у стандартні пакети інтернет-типу та маршрутизувати їх, використовуючи ту саму систему адресації та інструменти управління, які підключають повсякденні пристрої до мережі.
"Продемонструвавши, що інтегрований чіп може керувати квантовими сигналами в комерційній мережі, такій як Verizon, використовуючи ті ж протоколи, що й класичний інтернет, ми зробили ключовий крок до масштабніших експериментів та практичного квантового інтернету", — сказав професор Лян Фен.
Як пояснює співавтор дослідження Роберт Броберг, звичайні мережі вимірюють дані, щоб направити їх до кінцевого пункту призначення. З чисто квантовими мережами це неможливо, оскільки після вимірювання квантові частинки втрачають свої унікальні властивості.
Щоб обійти цю перешкоду, команда розробила чип для координації "класичних" сигналів, що складаються зі звичайних потоків світла та квантових частинок. Класичний сигнал поширюється безпосередньо попереду квантового сигналу, що дозволяє вимірювати класичний сигнал для маршрутизації, залишаючи квантовий сигнал недоторканим.
За словами вчених, нова система працює як залізниця, поєднуючи звичайні легкі локомотиви з квантовим вантажем. Класичний "головний вагон" діє як двигун поїзда, тоді як квантова інформація перевозиться позаду в герметичних контейнерах.
"Ви не можете відкрити контейнери, не знищивши те, що всередині, але двигун гарантує, що весь поїзд дістанеться туди, куди йому потрібно", — сказав перший автор дослідження Ічі Чжан.
Під час тестування система підтримувала точність передачі понад 97%, що демонструє її здатність долати шум і нестабільність, які зазвичай руйнують квантові сигнали поза межами лабораторії. Оскільки чіп виготовлений з кремнію за допомогою усталених технологій, його можна виробляти масово.
ВажливоПри цьому вчені зазначають, що хоча "квантові ключі" вже можуть передаватись на великі відстані через звичайне оптоволокно, ці системи використовують слабке когерентне світло для генерації випадкових чисел, які неможливо скопіювати. Це означає, що технологія дуже ефективна з погляду безпеки, але недостатня для зв'язку реальних квантових процесорів.
Для подолання цієї проблеми потрібні нові пристрої, однак дане дослідження є важливим раннім кроком. Воно продемонструвало, що чип може передавати квантові сигнали через наявне комерційне оптоволоконне з'єднання, використовуючи маршрутизацію пакетів у стилі інтернету, динамічну комутацію та вбудоване зменшення помилок, які працюють з тими ж протоколами, що й сучасні мережі.
"Це схоже на ранні дні класичного інтернету в 1990-х роках, коли університети вперше об’єднали свої мережі. Це відкрило двері для трансформацій, які ніхто не міг передбачити. Квантовий інтернет має такий самий потенціал", — наголосив Броберг.
Нагадаємо, вчені з Австралії та Південної Кореї знайшли спосіб "закручувати" світло в спіральні вихори, що може збільшити пропускну здатність оптоволоконних мереж у 50 разів.
Фокус також повідомляв, що дослідники з Оксфордського університету у Великій Британії вперше в історії здійснили телепортацію даних між двома квантовими комп'ютерами.