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.
Науковці вперше продемонстрували, що мікросхема здатна не лише передавати квантові сигнали через комерційний оптоволоконний кабель, але також автоматично усувати шум, інтегрувати квантову та класичну інформацію в стандартні інтернет-пакети та маршрутизувати їх, застосовуючи ті ж адресні системи і управлінські інструменти, які задіяні для підключення звичайних пристроїв до мережі.
"Професор Лян Фен зазначив, що продемонструвавши можливість інтегрованого чіпа керувати квантовими сигналами в комерційних мережах, таких як Verizon, з використанням тих самих протоколів, що й у традиційному інтернеті, ми здійснили важливий крок у напрямку більш масштабних експериментів та реального квантового інтернету."
Як зазначає співавтор дослідження Роберт Броберг, традиційні мережі збирають дані для подальшої передачі до певного місця призначення. Однак у випадку з чисто квантовими мережами це вже не є можливим, оскільки вимірювання квантових частинок призводить до втрати їхніх особливих характеристик.
Для подолання даної перешкоди команда створила чип, який координує "класичні" сигнали, що складаються з традиційних потоків світла та квантових частинок. Класичний сигнал рухається безпосередньо перед квантовим, що дає можливість вимірювати класичний сигнал для маршрутизації, при цьому квантовий сигнал залишається 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 маєте можливості відкрити контейнери, не знищивши їх вміст, але двигун забезпечує, що весь склад прибуде до свого призначення", - зазначив головний 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.
Вчені підкреслюють, що, незважаючи на можливість передачі "квантових ключів" на значні дистанції за допомогою звичайного оптоволокна, ці системи застосовують слабке когерентне світло для створення випадкових чисел, які не підлягають копіюванню. Це свідчить про високу ефективність технології з точки зору безпеки, але її недостатньо для забезпечення зв'язку між реальними квантовими процесорами.
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 нагадує початкові етапи класичного інтернету в 90-х, коли університети почали інтегрувати свої мережі. Це стало поштовхом для змін, які важко було передбачити. Квантовий інтернет має аналогічні перспективи," - підкреслив 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 повідомив, що вчені з Оксфордського університету в Великій Британії вперше в історії успішно провели телепортацію інформації між двома квантовими комп'ютерами.
#Університет #Сполучене Королівство #Двигун #Інтернет #Інтегральна схема #Експеримент #Процесор (обчислювальний) #Прикладні дослідження #Оксфордський університет #Інжиніринг #Південна Корея #Австралія #Пенсильванський університет #Сигнал #Тестування #Шум #Електричний кабель #Локомотив #Вантаж #Квантова механіка #Оптичне волокно #Квант #Мережевий протокол #Маршрутизація #Залізничний вагон
