21.06.2018

Первый сегмент квантового интернета будущего

Специалисты из Голландии показали новый подход к разработке быстрых и стабильных квантовых связей между частицами. Определенное оборудование уже было тщательно проверено в квантовой сети из двух узлов.

Сотрудники QuTech, центра исследований квантовых вычислений и сетей на базе Дельфтского технического университета и Нидерландской организации прикладных научных исследований, разработали технологию для повышения уровня защиты сетевых соединений.

Создано оборудование, генерирующее высокочастотные квантовозапутанные частицы. Надежность генератора и защищенность от посторонних шумов дает возможность применять технологию в компьютерных сетях.

Ученые соединили два узла на расстоянии 140 метров друг от друга, создав тем самым квантовую сеть. Они рассчитывают, что через два года четыре крупных голландских города будут объединены квантовой сетью на основе изобретения.

При работе над новой технологией ученым нужно было научиться генерировать пары частиц, что обладают свойством квантовой запутанности.В свою очередь это значит, что при смене состояния одной из них или даже попытке измерить ее характеристики, другая тоже меняет свое состояние автоматически. Качественный генератор должен генерировать пары квантовозапутанных частиц с достаточной частотой и уровнем надежности, «по требованию». Сформированные пары не должны терять своих свойств до перехода в очередной узел в сети.

Именно стабильность квантового соединения представляла собой одну из основных проблем технологий квантовых сетей.

Изобретение голландцев представляет собой пару чипов на основе алмаза, электроны в которых находятся в состоянии квантовой суперпозиции (объединение нескольких состояний). Когда лазер проходит через такую структуру возникает фотон (частица света), связанный с электроном. Соединение двух подобных частиц посредством полупрозрачного зеркала и попытка их измерить влияют на оба связанных с фотонами электрона. Фиксация «объединенного» фотона говорит об успешности выполненного связывания пар фотонэлектрон.

Однако же огромная вероятность того, что в процессе фотоны не достигнут цели. Для повышения надежности генератора специалисты использовали метод «сборочного конвейера». На первом этапе лазер многократно пропускается через кристалл, пока не будет зафиксирована связь между парами частиц. Потом пары облучаются слабыми электромагнитными импульсами микроволнового диапазона каждую десятую долю секунды для предупреждения потери связей.

Такой подход даёт разработанной установке изготавливать до 39 связанных пар частиц в секунду, лишь пять из которых окажутся ненадежными и лишатся связи. Так, генератор обладает эффективностью более 50%. Этого вполне достаточно для развертывания квантовых сетей.

По материалам новостного портала Cnews