Вчені вперше передали сигнал квантового інтернету на 62 кілометри

Дослідникам вдалося передати заплутані фотони на 62 км через уже наявні оптоволоконні лінії, не зруйнувавши їхній квантовий зв'язок. Особливість експерименту в тому, що значна частина кабелів проходила над землею та зазнавала впливу температури, вітру, вібрацій і руху транспорту.

Про те, як квантову мережу випробували в реальних умовах і що показав експеримент, пише редакція Новини.LIVE з посиланням на ScienceAlert.

Заплутані фотони передали на відстань 62 км

Команда дослідників під керівництвом Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) успішно передала фотони через 62 км існуючого мережевого кабелю, зберігши їхню квантову заплутаність.

Квантова заплутаність пов'язує два об'єкти так, що вимірювання одного визначає результат вимірювання іншого незалежно від відстані між ними.

Однією з головних проблем залишається передавання таких частинок через звичайне оптоволокно, оскільки поза лабораторними умовами їхній квантовий стан легко спотворюється.

Чому цей експеримент був особливо складним

Досягнута відстань сама по собі не є рекордною. Важливішими стали умови, в яких працювала мережа. Значна частина оптоволокна між NIST та Університетом Меріленду була прокладена над землею на придорожніх опорах.

Такі кабелі постійно зазнають впливу вітру, температурних змін і вібрацій, зокрема від транспорту та птахів. Для звичайного інтернет-трафіку це не становить серйозної проблеми, але квантові дані значно чутливіші до навколишнього середовища.

Зовнішні впливи змінюють поляризацію фотонів — напрямок коливань їхнього електричного поля, в якому міститься інформація про квантову заплутаність.

Щоб компенсувати перешкоди, дослідники використовували лазерний сигнал як контрольну точку. Команда визначала, наскільки змінювалася поляризація лазерного світла під час проходження кабелем, а потім застосовувала відповідні корекції до заплутаних фотонів.

Для цього передавання квантових фотонів періодично чергували з лазерним сигналом. На таку процедуру припало 7,2% часу роботи системи, тоді як решту 92,8% можна було використовувати для передавання стабілізованої квантової інформації.

За словами дослідників, результати показують, що стабільне передавання поляризаційно-заплутаних фотонів можливе навіть через складні оптоволоконні канали, якщо активно стабілізувати лінію.

Що ще потрібно для квантового інтернету

Під час експерименту система передавала від 200 до 1500 заплутаних фотонів за секунду. Для майбутнього квантового інтернету цей показник потрібно буде збільшити.

Серед можливих способів покращення дослідники називають швидше обладнання та ефективніші програмні алгоритми.

Квантові мережі потенційно можна використовувати для об'єднання можливостей квантових комп'ютерів, підвищення безпеки зв'язку та створення нових наукових інструментів.

Один із можливих сценаріїв — поєднання телескопів у різних точках Землі за допомогою заплутаних фотонів, щоб вони могли працювати як єдиний великий інструмент.

Раніше Новини.LIVE писали, що в Чорнобильській зоні відчуження знайшли чорну плісняву, здатну виживати за високого рівня іонізуючого випромінювання. Науковці припускають, що цей гриб може не лише витримувати радіацію, а й певним чином використовувати її на свою користь.

Також Новини.LIVE розповідали, що проєкт Earth's Black Box тривалий час залишався радше амбітною концепцією, ніж реальним об'єктом. Тепер автори заявили, що монолітний пристрій уже готують до встановлення у віддаленому районі Тасманії.