Вперше квантові сигнали передали через інтернет-кабель

Здійснено перший успішний експеримент із запуску квантових сигналів у комерційній мережі Verizon за допомогою інтегрованого чипа Q-chip.

Дослідники з Університету Пенсільванії здійснили прорив, об’єднавши лабораторні розробки квантових мереж із реальною інфраструктурою. Вперше крихкі квантові сигнали було передано через стандартні волоконно-оптичні кабелі, якими щодня користується інтернет. Ключова новація – Q-chip, що здатен узгоджувати квантові та класичні дані й працювати у протоколах сучасної мережі. Як підкреслив професор Лян Фен, «ми зробили важливий крок до масштабування квантового інтернету».

Основою для такої технології стало використання квантової заплутаності – явища, коли частинки перебувають у спільному стані, незалежно від відстані. Ще Ервін Шредінгер, описуючи парадокс «кота у коробці», показав двоїсту природу квантових систем. У мережах це створює труднощі: будь-яке вимірювання руйнує квантовий стан. Саме тому традиційні способи маршрутизації непридатні.

Щоб подолати проблему, інженери розробили систему поєднання «класичного» сигналу з квантовим. Як пояснив аспірант Їчжі Чжан, «класичний сигнал рухається попереду, задаючи маршрут, тоді як квантовий залишається недоторканим». Автори порівнюють цей механізм із потягом, де локомотив – класичний сигнал, а запечатані вагони – квантова інформація. Відтак можливо застосовувати знайомий «IP-протокол», що відкриває шлях до масштабування технології.

Серйозною перешкодою для квантових мереж є вплив зовнішнього середовища: температура, вібрації, навіть сейсмічна активність. Дослідники використали корекцію помилок, спираючись на зміну класичного сигналу, щоб непрямо виправляти квантовий. За словами Фена, «ми можемо зберегти квантовий стан, не торкаючись його безпосередньо». Це дозволило досягти точності понад 97% навіть у нестабільних умовах.

Наразі мережа складається лише з одного сервера та вузла, з’єднаних кілометровим кабелем Verizon. Проте технологія базується на звичайному кремнієвому виробництві, тож її легко масштабувати. Наступний виклик – передавання квантових сигналів на великі відстані без руйнування заплутаності, що потребує нових пристроїв.

Як зазначив співавтор Роберт Броберг, «це схоже на початок класичного інтернету у 1990-х, коли університети лише починали об’єднувати мережі». Тоді інновація відкрила епоху цифрової трансформації, і тепер квантовий інтернет може стати її аналогом для XXI століття.