Квантовый интернет совершит революцию в коммуникационных технологиях

Исследователи из QuTech в Делфте опубликовали в журнале Science обширный гид по развитию квантового интернета. В нем описано шесть фаз, начинающихся с простой кубитной сети, которая сможет предоставить безопасные квантовые коммуникации в ближайшем будущем. Разработка завершается сетями квантовых компьютеров. На каждой фазе становятся доступными новые функции, такие как сверхточная синхронизация часов или интеграция разных телескопов на Земле в один виртуальный супертелескоп. Тем самым создается общий язык, объединяющий широкую междисциплинарную область квантовых сетей и открывающий путь мировому квантовому интернету.

Квантовый интернет революционизирует коммуникационные технологии благодаря феномену квантовой запутанности. Исследователи работают над технологией, с помощью которой можно передавать два квантовых бита (кубита) между двумя любыми точками на Земле. Кубиты могут быть и 0, и 1 одновременно, могут быть запутанными: их «судьбы» связаны так, что любое воздействие на один из кубитов моментально влияет на состояние другого (то есть, мгновенно, безо всяких милисекунд, свойственных сегодняшнему интернету - ЭР).

Это привносит два свойства, недоступные сегодняшней Сети. Первое: запутанность предоставляет улучшенную координацию между отдаленными точками. Это, в свою очередь, сильно упрощает синхронизацию часов или связь отдаленных телескопов для получения лучших изображений. Второе свойство — естественная безопасность, предоставляемая запутанностью. Если два кубита максимально запутаны, ничто во Вселенной не сможет запутаться с ними. Это делает запутанность уникальным способом защиты и приватности.

Также известны и многие другие применения квантового интернета — скорее всего, их обнаружится еще больше, как только сети запустятся. Исследователи из QuTech нацелены на разработку квантового интернета, отличающегося технологическими возможностями и соответствующим применением.

На самых первых стадиях разработки настоящей квантовой сети — подготовка и расчет сети — уже можно передавать кубиты между двумя любыми сетевыми узлами, по кубиту за раз. Это представляет собой серьезную поддержку криптографических применений квантовой сети. Последние стадии — долгосрочная цель подключения в сеть больших квантовых компьютеров, на которых можно выполнять любые квантовые задачи.

Ожидается, что первые настоящие квантовые сети, предоставляющие непрерывную передачу кубитов, реализуют в ближайшие годы, предвещая расцвет крупномасштабного квантового интернета.

Ученые научились передавать кубиты по стандартному оптоволокну

Исследователи смогли создать кубиты, которые испускают фотоны с длиной волны, близкой к тем, на которых работает обычное оптическое волокно, используемое поставщиками телекоммуникационных услуг.

Кубитом называют наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Термин произошел путем слияния двух слов: «квантовый» и «бит». Особенность его заключается в том, что кубит, благодаря корпускулярно-волновому дуализму, может быть сразу и нулем, и единицей. Именно это свойство обеспечивает квантовому компьютеру возможность проводить вычисления, которые классический компьютер выполнить никогда не сможет.

Международная группа исследователей из Института перспективных материалов им. Цернике при Гронингенском университете в Нидерландах нашла способ создавать такие кубиты, которые могут передавать информацию по оптоволокну.

Ранее ученые уже передавали квантовую информацию по оптическому волокну — правда, на длинах волн, несовместимых со стандартным оптоволокном, которое каждый из нас имеет у себя дома. Кубит, который создали в Гронингенском университете, передает информацию о его состоянии на длине волны 1100 нанометров. Самые распространенные значения длин волны для волоконно-оптических технологий — 850, 1300, 1310 и 1550 нанометров. Ученые заявили, что они близки к созданию кубита, который испускал бы фотон на длинах волн в 1300 или 1500 нанометров.

Ученые уверены, что, если они смогут передавать информацию на длинах волн 1300 и 1500 нанометров, а также создадут еще более стабильную суперпозицию для кубита, эпоха «квантового интернета» станет чуть ближе.