Ученые впервые в своей практике смогли передать квантовые сигналы через привычные оптоволоконные кабели, применяя протоколы связи, на которых функционирует современный интернет. Это значительный шаг на пути к созданию полноценного квантового интернета.
Группа исследователей из Университета Пенсильвании применила специально созданный квантовый чип для упаковки квантовых данных вместе со стандартным оптическим сигналом и их передачи по коммерческой инфраструктуре.
«В отличие от прежних экспериментов, которые нуждались в изолированных лабораторных установках или специализированной инфраструктуре, данный метод впервые сочетает квантовую связь с реальными сетями», — отметил руководитель исследования Лян Фэн, профессор материаловедения и электротехники.
Основная трудность передачи квантовых данных заключается в их хрупкости. Квантовая информация передается кубитами — элементарными единицами квантовой информации. В отличие от классических компьютерных битов, которые могут принимать значение либо 0, либо 1, кубиты могут находиться в суперпозиции — то есть одновременно быть и нулем, и единицей. Однако при наблюдении и измерении, квантовые состояния разрушаются, что делает практическое применение квантовой информации крайне сложным.
В обычном интернете трафик управляется маршрутизаторами, которые анализируют и интерпретируют информацию по мере её движения по сети. С квантовыми частицами это невозможно, не уничтожая передаваемые данные — суперпозиция просто разрушается при наблюдении.
Разработанный исследователями Q-Chip («Квантово-классический гибридный интернет на основе фотоники») решает эту задачу, добавляя к каждому квантовому сигналу классический «заголовок» — пакет данных, содержащий информацию о маршрутизации и времени. Синхронизируя классические и квантовые сигналы для совместного перемещения, чип позволяет маршрутизаторам считывать навигационную информацию заголовка, не взаимодействуя с квантовым сигналом и не разрушая его.
«Наш Q-Chip позволяет контролировать квантовые и классические сигналы, чтобы они передвигались вместе по одним и тем же оптоволоконным кабелям, используя стандартные интернет-протоколы», — уточняет Фэн.
