Учёные впервые передали сигнал квантового интернета на 62 километра

Исследователям удалось передать запутанные фотоны на расстояние 62 км по уже существующим оптоволоконным линиям, не нарушив их квантовую связь. Особенность эксперимента заключалась в том, что значительная часть кабелей пролегала над землей и подвергалась воздействию температуры, ветра, вибраций и движения транспорта.

О том, как квантовую сеть испытали в реальных условиях и что показал эксперимент, пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на ScienceAlert.

Запутанные фотоны передали на расстояние 62 км

Команда исследователей под руководством Национального института стандартов и технологий США (NIST) успешно передала фотоны по 62 км существующего сетевого кабеля, сохранив их квантовую запутанность.

Квантовая запутанность связывает два объекта таким образом, что измерение одного определяет результат измерения другого независимо от расстояния между ними.

Одной из главных проблем остается передача таких частиц через обычное оптоволокно, поскольку вне лабораторных условий их квантовое состояние легко искажается.

Почему этот эксперимент был особенно сложным

Достигнутое расстояние само по себе не является рекордным. Более важными стали условия, в которых работала сеть. Значительная часть оптоволокна между NIST и Университетом Мэриленда была проложена над землей на придорожных опорах.

Такие кабели постоянно подвергаются воздействию ветра, температурных изменений и вибраций, в частности от транспорта и птиц. Для обычного интернет-трафика это не представляет серьёзной проблемы, но квантовые данные гораздо более чувствительны к окружающей среде.

Внешние воздействия изменяют поляризацию фотонов — направление колебаний их электрического поля, в котором содержится информация о квантовой запутанности.

Чтобы компенсировать помехи, исследователи использовали лазерный сигнал в качестве контрольной точки. Команда определяла, насколько изменялась поляризация лазерного света при прохождении по кабелю, а затем применяла соответствующие коррекции к запутанным фотонам.

Для этого передачу квантовых фотонов периодически чередовали с лазерным сигналом. На такую процедуру ушло 7,2% времени работы системы, тогда как остальные 92,8% можно было использовать для передачи стабилизированной квантовой информации.

По словам исследователей, результаты показывают, что стабильная передача поляризационно-запутанных фотонов возможна даже через сложные оптоволоконные каналы, если активно стабилизировать линию.

Что ещё нужно для квантового интернета

Во время эксперимента система передавала от 200 до 1500 запутанных фотонов в секунду. Для будущего квантового интернета этот показатель нужно будет увеличить.

Среди возможных способов улучшения исследователи называют более быстрое оборудование и более эффективные программные алгоритмы.

Квантовые сети потенциально можно использовать для объединения возможностей квантовых компьютеров, повышения безопасности связи и создания новых научных инструментов.

Один из возможных сценариев — объединение телескопов в разных точках Земли с помощью запутанных фотонов, чтобы они могли работать как единый большой инструмент.

Ранее Новини.LIVE сообщали, что в Чернобыльской зоне отчуждения обнаружили чёрную плесень, способную выживать при высоком уровне ионизирующего излучения. Ученые предполагают, что этот гриб может не только выдерживать радиацию, но и определенным образом использовать её в своих интересах.

Также Новини.LIVE сообщали, что проект Earth's Black Box долгое время оставался скорее амбициозной концепцией, чем реальным объектом. Теперь авторы заявили, что монолитное устройство уже готовят к установке в отдалённом районе Тасмании.