Якщо вчені зможуть розробити мережі на основі квантової фізики, потенціал буде величезним. Це може покращити безпеку зв'язку, об'єднати можливості квантових комп'ютерів і допомогти створити інструменти для досліджень наступного покоління.
Однак ключовою проблемою є квантове явище, відоме як заплутаність: спосіб, яким два об'єкти можуть бути невід'ємно пов'язані, незважаючи на відстань між ними. Коли один з парних об'єктів вимірюється, це визначає результати вимірювання, проведеного на іншому.
Досі все виглядало як квантова теорія, але отримати заплутані частинки через існуючі волоконно-оптичні канали зв'язку дійсно складно. Поза ідеальними лабораторними умовами їх квантові стани легко спотворюються.
Тепер дослідники з Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) успішно передали частинки світла (фотони) через 62 кілометри (приблизно 38,5 миль) існуючого мережевого кабелю, не порушивши їх заплутаність. Їхні результати опубліковані в Journal of Optical Communications and Networking.
«Я б назвав це стрес-тестом квантових мережевих систем», – говорить фізик Ічжен Ші з NIST. «Ми піддали це екстремальному тесту в середовищі, яке дійсно шумне. Дивовижно, але це все ще працювало».
Хоча це не є рекордною відстанню, це важливо через налаштування: більшість волоконно-оптичних кабелів, залучених до цього експерименту, були над землею, натягнуті між стовпами на вулицях між NIST і Університетом Меріленда. Ці кабелі піддаються вітру, змінам температури та вібраціям від усього, що їх оточує, включаючи транспорт і пролітаючих птахів.
Хоча потоки фільмів і відеодзвінків, які складають дані класичного Інтернету, не піддаються впливу цих умов, квантові дані дійсно піддаються. Середовище заважає поляризації фотонів, напрямку, в якому вібрує їх електричне поле, і в якому міститься інформація про заплутаність.
Щоб обійти цю проблему, дослідники використовували лазерний світловий сигнал як контрольну точку. Обчислюючи, наскільки спотворювалося це лазерне світло, команда могла застосувати відповідні корекції до заплутаних фотонів.
Дослідження надає більше доказів того, що квантові мережі є технологією, вартою подальшого розвитку. Один із способів, яким це може бути використано, – це з'єднання телескопів у двох різних точках на Землі, з заплутаними фотонами, які дозволяють їм фактично працювати як один великий інструмент.
Цікавий факт
Квантові технології можуть забезпечити новий рівень безпеки в Інтернеті, оскільки дані, передані через квантові мережі, не можуть бути перехоплені без зміни їх стану.