Toshiba встановила новий рекорд дальності квантового зв'язку: 600 км

Нова технологія дозволяє організувати безпеку передачі даних навіть ненадійними каналами зв'язку.

Дослідницька лабораторія компанії Toshiba Europe, розташована в Кембриджі (Великобританія), повідомила про встановлення квантового зв'язку по оптичних волокнах, довжина яких перевищує 600 км. Заявлено, що "цей прорив дозволить організувати безпечну передачу інформації на великі відстані і стане кроком вперед у побудові квантового інтернету майбутнього".

У традиційних комп'ютерах інформація кодується в бітах, представлених як нуль або одиниця. У квантових комп'ютерах вона кодується в квантових бітах (кубітах), які можуть бути нулем, одиницею або і тим, і іншим одночасно. Це різко збільшує їх потенційну обчислювальну потужність, і вони можуть вирішувати проблеми, що виходять за рамки звичайних комп'ютерів.

Але проблема квантових обчислень полягає в тому, що кубіти чутливі до перешкод з навколишнього середовища — навіть крихітні коливання температури або вібрації волокон руйнують дані. Це ускладнює передачу квантової інформації на великі відстані.

Для збільшення дальності квантового зв'язку Toshiba використовувала метод двохдіапазонної стабілізації. Суть його в тому, що одночасно надсилаються два опорних оптичних сигнали на різних довжинах хвиль. Один сигнал використовується для придушення швидко мінливих флуктуацій, а другий — для точного налаштування фази.

тошиба, схема, квантовий зв'язок — Схема, що описує метод двохдіапазонної стабілізації

Використовуючи цю методику, команда Toshiba змогла підтримувати постійний квантовий сигнал з точністю до декількох десятків нанометрів. Це дозволило їм передавати дані по оптичних волокнах завдовжки 600 км, що приблизно в шість разів далі, ніж попередній рекорд.

Першим використанням технології, ймовірно, буде застосування її для квантового розподілу ключів (QKD). Цей метод шифрування використовує правило квантової фізики, згідно з яким сам факт спостереження за ключем змінює його. У результаті ключ стає марним для потенційного хакера, а авторизовані користувачі попереджаються про спробу злому.

Наразі комерційні системи QKD обмежені дистанцією 100-200 км.

Завдяки QKD користувачі можуть безпечно обмінюватися конфіденційною інформацією (такою як банківські виписки, медичні записи, приватні дзвінки) навіть через ненадійний канал зв'язку (наприклад, інтернет).

Подробиці роботи опубліковані в науковому журналі Nature Photonics. Робота частково фінансувалася ЄС через проект H2020, OpenQKD.

Нагадаємо, в Іспанії створили квантові осередки пам'яті, здатні зберігати так звану заплутаність фотонів, що дозволяє організувати мережу для передачі квантової інформації.

Дослідники з Віденського технічного університету разом з вченими із США натрапили на дивну форму "квантової критичності". Їхнє відкриття може призвести до розробки концепції нових матеріалів.