Квантовий інтернет вивели на новий рівень

Три окремі дослідницькі групи продемонстрували квантову заплутаність, за якої два або більше об'єкти пов'язані так, що містять одну й ту саму інформацію, навіть якщо вони знаходяться на відстані кількох кілометрів один від одного в реальних міських умовах. Це важливий крок на шляху до майбутнього квантового інтернету – мережі, яка дозволить обмінюватися інформацією, закодованою у квантових станах, пише Nature.

Експеримент проводили у США, Китаї та Нідерландах. Дослідники змогли з'єднати частини мережі, використовуючи фотони у сприятливій для оптоволокна інфрачервоній частині спектру.

Квантовий інтернет може дозволити будь-яким двом користувачам встановити максимально надійні криптографічні ключі для захисту конфіденційної інформації. Але повне використання заплутаності може зробити набагато більше – зокрема, поєднати окремі квантові комп'ютери в одну велику та потужну машину. Ця технологія також може допомогти у проведенні певних видів наукових експериментів, наприклад, шляхом створення мереж телескопів.

Перехід із лабораторії до міського середовища – це «інший звір», каже фізик Рональд Хенсон, який керував експериментом у Технологічному університеті Делфта.

Дослідники сходяться на думці, що для побудови великої мережі, ймовірно, потрібно буде використовувати існуючу оптоволоконну технологію.

Проблема в тому, що квантова інформація тендітна і не може бути скопійована; її часто переносять окремі фотони, а не лазерні імпульси, які можна виявити, потім посилити і знову випустити.

«На фотони також впливають зміни температури упродовж дня – і навіть вітер, якщо вони над землею. Ось чому створення заплутаності у реальному місті – це велика справа», – каже фізик Трейсі Нортап з Університету Інсбрука в Австрії.

У кожній із трьох демонстрацій використовувалися різні види пристроїв «квантової пам'яті» для зберігання кубіту. У Китаї кубіти були закодовані у хмарах атомів рубідію; у Нідерландах встановили зв'язок між атомами азоту, вбудованими у маленькі кристали алмазу; США також використовували пристрої на основі алмазу, але з атомами кремнію замість азоту, використовуючи квантові стани як електрона, так і ядра кремнію.

Раніше інша група вчених зробила перший крок до створення квантових комп'ютерів на основі окремих молекул, захоплених лазерними пристроями (оптичними пінцетами): пари молекул монофториду кальцію взаємодіють так, що в результаті виникає квантова заплутаність.