• Eugene Borisov

Первый шаг к квантовому интернету

Ученые из Гарварда впервые продемонстрировали передачу квантовой информации на большие расстояния без потерь.

Квантовые технологии могут в будущем использоваться для отправки информации, которую невозможно взломать, для повышения точности GPS спутников, а также для квантовых вычислений с применением облачного сервиса. На протяжении более чем двадцати лет мечты о создании квантовой сети оставались недостижимыми для большинства ученых и разработчиков, поскольку отправлять квантовые сигналы на большие расстояния без потерь невозможно.

Однако теперь, ученые из Гарварда нашли способ корректировать потери сигнала с помощью специализированных квантовых устройств, которые могут перехватывать, накапливать информацию, а также поддерживать спутанность квантовых битов (кубитов). Пока создан только прототип такого квантового устройства. Но ученые уверены, что именно эта разработка является недостающим элементом на пути к квантовому интернету и главным шагом к развитию квантовых сетей, передающих информацию на дальние расстояния.


Сделан первый шаг в развитии квантового интернета

Исследовательская работа ученых, один из которых – Михаил Лукин - является одновременно руководителем Российского квантового центра, опубликована в журнале Nature.

Каждая технология, которая позволила нам общаться и передавать друг другу информацию, - начиная от телеграфа до оптоволоконных линий связи, - сталкивалась с проблемой передачи данных на большие расстояния, при которой сигнал деградирует и теряются данные. Первые репитеры, которые получали и усиливали сигналы для корректирования этих потерь, были разработаны для телеграфных сетей еще в середине 19 века. Две сотни лет спустя подобные устройства все еще являются необходимой частью сетей, передающих информацию на большие расстояния.

В классической сети если, к примеру, вы отправляете email, то ваше письмо доходит до адресата по более или менее прямой линии, вдоль которой сигнал проходит через репитеры, которые его считывают, усиливают и корректируют ошибки. И весь этот путь очень слабо защищен от хакерских атак.

Если же вы будете отправлять квантовое сообщение, то злоумышленники не смогут «прослушать» его. Поскольку квантовые частицы – отдельные фотоны – в отличие от обычных битов имеют одно уникальное свойство, называемое квантовой спутанностью. Это квантовое свойство сохраняется, пока квантовая информация не расшифрована. То есть невозможно считать квантовую информацию, не нарушив всю систему. Такая особенность гарантирует защиту квантовых данных законами физики.

Однако, передача квантовой информации на расстояния также связана с весьма существенными фотонными потерями. Но квантовая спутанность, которая помогает сделать передачу квантовых данных сверхзащищенной, делает невозможным использование классических репитеров.

Как же усилить и скорректировать сигнал, если его нельзя считывать? Найти решение, казалось бы, невозможно. Однако, ученым удалось создать квантовый репитер - небольшой квантовый компьютер на основе дефектов атомной структуры алмаза, которые могут поглощать и излучать свет. Такой квантовый репитер может хранить квантовую информацию в течении миллисекунд – и этого достаточно, чтобы позволить передавать квантовые сигналы на тысячи километров.


Михаил Лукин и коллеги работают над созданием квантового ретранслятора

Читайте далее: квантовая криптография от российских ученых.

Подписаться на новости SCDAILY