Когда-нибудь квантовый Интернет позволит квантовым компьютерам объединиться и решать некоторые гигантские проблемы. Теперь мир стал на шаг ближе к этой реальности, поскольку исследователи Toshiba продемонстрировали квантовую связь, передаваемую по рекордным 600 км оптического волокна.
В традиционных компьютерах информация кодируется в битах, представленных как ноль или единица. Но в квантовых компьютерах информация кодируется в квантовых битах (или кубитах), которые могут быть одним или обоими одновременно. Это резко увеличивает их потенциальную вычислительную мощность, а это означает, что они могут решать проблемы, выходящие за рамки обычных компьютеров.
Например, в прошлом году китайский квантовый компьютер под названием Jiuzhang, по-видимому, выполнил расчет за 200 секунд, на выполнение которых обычному суперкомпьютеру потребовалось бы 2,5 миллиарда лет.
Но проблема квантовых вычислений заключается в том, что эти кубиты чувствительны к помехам из окружающей среды, а крошечные колебания температуры или вибрации угрожают искажением данных. Это затрудняет передачу квантовой информации на большие расстояния.
Теперь исследователи из Toshiba заявляют, что установили рекорд расстояния для квантовой связи через оптические волокна. Ключевым моментом была новая технология двухдиапазонной стабилизации, которую они разработали, которая отправляет два опорных оптических сигнала вместе с самими кубитами, которые кодируются как фазовая задержка слабого оптического импульса.
Первый опорный сигнал имеет длину волны, предназначенную для компенсации флуктуаций окружающей среды, в то время как второй работает на той же длине волны, что и сами кубиты, и используется для точного управления фазой света.
Используя эту двухдиапазонную технику, команда Toshiba смогла поддерживать постоянный квантовый сигнал с точностью до нескольких десятков нанометров. Это, в свою очередь, позволило им передавать данные по оптическим волокнам длиной более 600 км, что примерно в шесть раз дальше, чем предыдущий рекорд. Однако это не самый дальний путь - общий рекорд спутниковой передачи составляет более 1200 км, но для квантового Интернета потребуется сочетание спутников и оптических волокон.
Схема квантовой сети связи Toshiba. Фото: Toshiba Corporation
Команда говорит, что первое использование технологии, вероятно, будет для квантового распределения ключей (QKD). Этот метод шифрования использует странное правило квантовой физики, согласно которому сам факт наблюдения за ключом изменяет его, делая его бесполезным для потенциального хакера и предупреждая авторизованных пользователей о попытке.
«В последние годы метод QKD использовался для защиты городских сетей», - говорит Эндрю Шилдс, руководитель отдела квантовых технологий в Toshiba Europe. «Это последнее достижение увеличивает максимальную протяженность квантовой связи, так что можно соединять города разных стран и континентов без использования доверенных промежуточных узлов. Реализованное вместе с Satellite QKD, оно позволит нам построить глобальную сеть для квантовой защищенной связи».
Этот прорыв был описан в статье в журнале Nature Photonics.
Источник: New Atlas / Toshiba via Eurekalert
