Как сообщил журнал Nature Photonics, ученые из Китайского университета науки и технологий успешно развернули многорежимную квантовую ретрансляционную сеть, на расстоянии более 14,5 километров.
Система, получившая название «Синхан-2», устраняет ключевое узкое место в квантовой связи, обеспечивая одновременно высокую скорость передачи и точность.
Квантовые ретрансляторы считаются важнейшим элементом будущего квантового интернета, поскольку они помогают предотвратить потерю сигнала на больших расстояниях, разделяя каналы связи на более короткие сегменты.
В предыдущих подходах часто приходилось выбирать между высокой скоростью однофотонной интерференции и высокой точностью двухфотонной интерференции.
Исследовательская группа под руководством Ли Чуаньфэна и Чжоу Цзунцюаня разработала протокол измерения времени, который позволяет фотонам прибывать на промежуточные станции в разное время.
Благодаря использованию многорежимной квантовой памяти для хранения и извлечения этих фотонов по запросу система позволяет избежать ситуации, когда фотоны прибывают одновременно.
По словам Ли, в этой работе удалось добиться самой большой на сегодняшний день дальности для квантовой связи.
Он отметил переход от лабораторных экспериментов к применению в городских сетях.
Ключевое отличие квантового интернета от обычного — в использовании не битов (0 или 1), а кубитов, которые могут находиться в суперпозиции и запутываться. Это даёт кардинально новые свойства, а именно:
1. Абсолютная защита от подслушивания (в теории). При попытке перехватить или скопировать квантовые данные их состояние необратимо разрушится. Отправитель и получатель это сразу заметят, в отличие от обычного интернета, где перехват можно не обнаружить.
2. Не копирование, а «телепортация» состояния. Квантовую информацию нельзя передать привычным способом (скопировать пакет и отправить). Для передачи используется квантовая запутанность: изменение состояния одной частицы мгновенно отражается на другой, где бы она ни находилась. Сама информация не движется, а «возникает» в новой точке.
3. Огромный параллелизм для вычислений. Обычный интернет передаёт последовательности битов. Квантовый может передавать суперпозицию множества состояний одновременно, что открывает путь к распределённым квантовым вычислениям — решать задачи, неподъёмные для суперкомпьютеров (например, моделирование молекул).
Скорее всего, квантовый интернет не заменит обычный, а дополнит его.
Обычный интернет останется для потокового видео, соцсетей и файлов. А квантовый — для сверхзащищённых транзакций (правительства, банки, научные организации), распределённых вычислений и связи между квантовыми компьютерами.
#наука #технологии