На світі з’явилася перша функціонуюча квантова локальна мережа

9

Група дослідників з національної лабораторії ок-рідж, стенфордського університету та університету пурду, розробила структуру та продемонструвала функціонування новоїповністю квантової локальної мережі (quantum local area network, qlan). Ця мережа дозволяє коригувати помилки в режимі реального часу і обмінюватися інформацією між вузлами, що знаходяться в різних місцях, за допомогою пар заплутаних фотонів, що циркулюють по оптоволокну.

Нова квантова мережа є демонстрацією технологій, за допомогою яких в майбутньому будуть з’єднуватися квантові комп’ютери і різні квантові датчики. Ці ж самі технології, тільки наступних поколінь, можуть лягти в основу квантового варіанту інтернету.

Відзначимо, що деякі квантові технології вже використовуються в сучасних телекомунікаціях, тут можна особливо виділити, як найпоширенішу, технологію квантового розподілу ключів шифрування. Але такі технології тільки підвищують безпеку традиційних технологій передачі даних і вони не дозволяють переміщати і встановлювати квантову заплутаність між вузлами мережі.

Нагадаємо нашим читачам, що коли два фотони, частинки світла,заплутуються на квантовому рівні, вони демонструють так звану квантову кореляцію. Іншими словами, зміна стану однієї з частинок призводить до моментальної зміни стану другої заплутаної частинки, незважаючи на розділяє їх відстань, яке може бути як завгодно великим. Це явище використовується в квантовому протоколі, розробленому ще в 2005 році. Тонкі вимірювання стану одного із заплутаних фотонів моментально призводять до зміни стану першого і другого фотона, а комбінація умов проведення вимірювань дозволяє практично зі 100-відсотковою ймовірністю встановити необхідне квантове стояння пари заплутаних фотонів.

Описаний вище протокол став базою квантової локальної мережі, що з’єднала поки три вузла, розташовані в різних місцях кампуса лабораторії ок-рідж, а для передачі заплутаних фотонів світла використовувалися елементи існуючої волоконно-оптичної інфраструктури. На жаль, існуючі оптичні підсилювачі, маршрутизатори та інші комунікаційні пристрої несумісні з технологіями передачі квантової інформації, так як їх втручання тут же руйнує крихке явище квантової заплутаності. Тому дослідникам довелося створити квантові аналоги таких пристроїв і пристроїв, що забезпечують сполучення квантової мережі і традиційної локальної мережі.

Крім цього, квантова мережа потребує вкрай точної синхронізації всіх вузлів, так як кожному з цих вузлів виділяється для роботи строго певний проміжок часу. Для синхронізації дослідники использовалисигналы системи gps, в яких містяться мітки часу з атомним годинником, що дозволило забезпечити синхронізацію з точністю до декількох наносекунд і гарантувати те, що такий рівень синхронізації буде зберігатися протягом всієї тривалості роботи квантової локальної мережі.

Проведені випробування показали, що квантова локальна мережа цілком здатна забезпечити високу пропускну здатність при вкрай низькому рівні помилок. При цьому, в разі відключення gps-синхронізації якість роботи мережі знижувалася до неприйнятних величин.

А в найближчому майбутньому дослідники планують використовувати більш досконалі методи синхронізації, що дозволить їм скоротити кількість виникаючих в мережі випадкових значень (шуму) і підвищити якість її роботи. Так само в існуючу мережу будуть додані нові вузли і спеціально розроблені пристрої-маршрутизатори, які перетворять всю мережу в безліч взаємопов’язаних квантових мереж меншого масштабу, що вже саме по собі є першим прототипомбудущего квантового інтернету.

ключові слова: квантова, локальна, мережа, вузол, фотон, заплутаність, протокол, інтернет, оптоволокно

першоджерело

інші новини по темі:

Мережа на основі технології quantum key distribution встановлює рекорд.

Розгорнута перша квантова мережа, заснована на використанні явища запут …

Вчені розробили новий метод, що дозволяє контролювати квантову заплутаність …

Вченим вперше вдалося відобразити явище квантової заплутаності

Вченим вдалося здійснити квантову телепортацію на дистанцію 44 кілометри …