Квантовый интернет вывели на новый уровень

Три отдельные исследовательские группы продемонстрировали квантовую запутанность, при которой два или более объекта связаны так, что содержат одну и ту же информацию, даже если они находятся на расстоянии нескольких километров друг от друга в реальных городских условиях. Это важный шаг на пути к будущему квантовому интернету – сети, которая позволит обмениваться информацией, закодированной в квантовых состояниях, пишет Nature.

Эксперимент проводили в США, Китае и Нидерландах. Исследователи смогли соединить части сети, используя фотоны в благоприятной для оптоволокна инфракрасной части спектра.

Квантовый интернет может позволить любым двум пользователям установить максимально надежные криптографические ключи для защиты конфиденциальной информации. Но полное использование запутанности может сделать гораздо больше – в частности, соединить отдельные квантовые компьютеры в одну большую и мощную машину. Эта технология также может помочь в проведении определенных видов научных экспериментов, например, путем создания сетей телескопов.

Переход из лаборатории в городскую среду – это «другой зверь», говорит физик Рональд Хэнсон, который руководил экспериментом в Технологическом университете Делфта. 

Исследователи сходятся во мнении, что для построения крупной сети, вероятно, потребуется использовать существующую оптоволоконную технологию. 

Проблема в том, что квантовая информация хрупка и не может быть скопирована; её часто переносят отдельные фотоны, а не лазерные импульсы, которые можно обнаружить, затем усилить и снова выпустить. 

«На фотоны также влияют изменения температуры в течение дня – и даже ветер, если они над землей. Вот почему создание запутанности в реальном городе – это большое дело», – говорит физик Трейси Нортап из Университета Инсбрука в Австрии.

В каждой из трех демонстраций использовались разные виды устройств «квантовой памяти» для хранения кубита. В Китае кубиты были закодированы в облаках атомов рубидия; в Нидерландах установили связь между атомами азота, встроенными в маленькие кристаллы алмаза; в США также использовали устройства на основе алмаза, но с атомами кремния вместо азота, используя квантовые состояния как электрона, так и ядра кремния.

Ранее другая группа ученых сделала первый шаг к созданию квантовых компьютеров на основе отдельных молекул, захваченных лазерными устройствами (оптическими пинцетами): пары молекул монофторида кальция взаимодействуют так, что в итоге возникает квантовая запутанность.