Новости из Японии позволяют предположить, что вскоре может появиться сеть, в которой информация передаётся с помощью одиночных частиц света. Такая сеть предложила бы уровень безопасности, о котором сегодня мы можем только мечтать. Недавно исследователи из Японии совершили прорыв, который может приблизить нас к этому видению.
Команда из Университета Тохоку разработала фотонный маршрутизатор, способный направлять как одиночные фотоны (элементарные частицы, кванты света), так и квантово запутанные пары частиц. И это не очередной лабораторный эксперимент: устройство спроектировано с прицелом на практическое использование.
Читайте: Революция в оптоволокне – Полые кабели ускорят интернет и квантовые сети в 1000 раз
Высокая точность передачи
Важнейшим параметром оказалась точность воспроизведения (показатель того, насколько точно сохраняется квантовое состояние частицы при передаче), превышающая 99%.
Это означает, что поляризация фотонов (способ кодирования информации через ориентацию колебаний световой волны), практически идеально сохраняется во время передачи. Для сравнения предыдущие решения имели с этим серьёзные проблемы.
«Это не должно напоминать игру в „испорченный телефон“, где информация теряется по пути. По сути, наша конструкция гарантирует, что принятый сигнал максимально близок к отправленному», — объясняет Фумихиро Канэда, профессор Университета Тохоку.
Потери энергии сигнала составляют всего 0,06 дБ, что соответствует примерно 1,3% от общей мощности. Маршрутизатор реагирует за наносекунды, но не менее важна его совместимость с существующей оптоволоконной инфраструктурой.
Достижение стало возможным благодаря особой конструкции устройства. Компактный электрооптический интерферометр (устройство, использующее электрическое поле для управления наложением световых волн) имеет форму параллелограмма, что позволяет оптическим компонентам работать при почти нормальном угле падения.
Традиционные решения, основанные на прямоугольных путях, требовали больше элементов и создавали большие потери.
Прорыв в работе с запутанными фотонами
Наиболее впечатляющим является то, что впервые удалось направить квантово запутанные пары фотонов, сохранив видность интерференции (мера контрастности, показывающая качество квантовой связи) на уровне 97%.
Квантовая запутанность, которую Эйнштейн называл «жутким дальнодействием», — это явление, связывающее частицы независимо от расстояния между ними. Умение работать с такими состояниями является ключом к развитию квантовых технологий, включая:
- распределённые квантовые вычисления;
- связь, защищённую от прослушивания;
- высокоточные научные измерения.
В отличие от многих других экспериментов, это решение имеет все шансы на практическое применение. Оно работает на длинах волн, используемых в телекоммуникациях, а это значит, что операторам не придётся менять всю инфраструктуру.
Достаточно будет добавить квантовые маршрутизаторы в существующие сети. Исследование, опубликованное в Advanced Quantum Technologies, закладывает прочную основу для будущих квантовых сетей, хотя ключевой задачей теперь станет преодоление определённых трудностей.
Проблемы касаются не только технологий, но и стоимости и стандартизации. Квантовый интернет обещает практически абсолютную безопасность, поскольку любая попытка прослушивания немедленно разрушает передаваемые данные.
Эта технология может произвести революцию в банковской сфере, правительственной связи и точных научных измерениях. Японский эксперимент показывает, что мы на верном пути, хотя впереди ещё много работы.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU