Квантовий інтернет стає ближчим завдяки новому чіпу — він допомагає передавати квантові сигнали через реальні волоконно-оптичні кабелі

(Зображення: MirageC/Getty Images)

Вчені відправили квантові сигнали через стандартні волоконно-оптичні кабелі, використовуючи той самий зв'язок, який забезпечує роботу сучасної мережі, що може стати важливим кроком до створення робочого квантового інтернету.

У дослідженні, опублікованому 28 серпня в журналі Science, дослідники використовували спеціально розроблений квантовий чіп для упаковки квантових даних разом зі стандартним оптичним сигналом та передачі їх через комерційну інфраструктуру.

Цей прорив знаменує собою перший випадок, коли квантові дані були передані за допомогою Інтернет-протоколу (IP), того самого стандарту зв'язку, який лежить в основі сучасних широкосмугових мереж. Результати свідчать про те, що квантовий зв'язок може працювати в мережах, що вже використовуються, а не потребуватиме спеціалізованої інфраструктури.

Вам може сподобатися

Мільйони кубітів на одному квантовому процесорі тепер можливі завдяки кріогенному прориву
Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву
Алгоритми «квантового штучного інтелекту» вже випереджають найшвидші суперкомп'ютери, йдеться в дослідженні

«На відміну від попередніх експериментів, які вимагали ізольованих лабораторних установок або спеціалізованої інфраструктури, цей підхід вперше інтегрує квантову комунікацію в реальні мережі», – розповів Live Science в електронному листі старший автор дослідження Лян Фен, професор матеріалознавства та електротехніки Пенсильванського університету.

«Наш Q-чіп дозволяє контролювати квантові та класичні сигнали, тому вони передаються разом по одних і тих самих оптоволоконних кабелях, використовуючи стандартні інтернет-протоколи».

Чому інтернет не може надсилати квантові дані?

Квантові дані переносяться кубітами — основними одиницями квантової інформації. На відміну від класичних комп'ютерних бітів, які представлені як 0 або 1, кубіти можуть існувати в суперпозиції обох станів.

Кубіти також можуть заплутуватися, тобто стан одного симбіотично пов'язаний зі станом іншого, незалежно від того, наскільки далеко вони знаходяться один від одного. Ці властивості дозволяють квантовим комп'ютерам виконувати обчислення, які далеко перевищують можливості звичайних комп'ютерів — паралельно, а не послідовно.

Однак, ці ж властивості також роблять квантові дані надзвичайно крихкими. Квантові стани руйнуються, коли їх спостерігають або вимірюють, що робить роботу з квантовою інформацією надзвичайно складною. У класичному інтернеті трафік спрямовується маршрутизаторами, які зчитують та інтерпретують інформацію під час її переміщення мережею. Цього неможливо зробити з квантовими частинками, не руйнуючи самі дані, що передаються, оскільки суперпозиція руйнується, як тільки її спостерігають.

Як працює Q-чіп

Q-Chip, що розшифровується як «квантово-класичний гібридний інтернет на основі фотоніки», вирішує цю проблему, поєднуючи кожен квантовий сигнал із класичним «заголовком» — пакетом даних, що містить інформацію про маршрутизацію та синхронізацію, закодовану у волоконно-оптичний лазерний імпульс.

Вам може сподобатися

Мільйони кубітів на одному квантовому процесорі тепер можливі завдяки кріогенному прориву
Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву
Алгоритми «квантового штучного інтелекту» вже випереджають найшвидші суперкомп'ютери, йдеться в дослідженні

Коли ця інформація передається мережею, її перевіряють маршрутизатори — пристрої, які спрямовують інтернет-трафік, зчитуючи інформацію про пакети та пересилаючи їх до правильного пункту призначення. Маршрутизатори використовують заголовок, щоб визначити, куди мають йти дані та як їх туди доставити.

Завдяки синхронізованій передачі класичних та квантових сигналів у синхронізованому імпульсі, чіп дозволяє маршрутизаторам зчитувати навігаційну інформацію заголовка, не взаємодіючи з квантовим сигналом та не перериваючи його. Це дозволяє обом сигналам передаватися разом за стандартними IP-протоколами.

Хоча дослідники раніше продемонстрували, що квантові дані можуть передаватися через стандартні волоконно-оптичні кабелі, зокрема поряд із класичними даними в тому ж діапазоні довжин хвиль, це останнє дослідження знаменує собою перший випадок, коли квантові сигнали були передані за допомогою стандартного IP-протоколу на реальній інфраструктурі.

Це надзвичайно важливо, оскільки дозволяє уникнути необхідності в окремій мережі, що працює виключно квантово, що значно знижує бар'єр для розгортання та масштабування квантового інтернету, сказав Фен.

«Використання стандартних IP-протоколів означає, що Q-Chip дозволяє керувати квантовим зв’язком, як звичайним інтернет-трафіком, за допомогою вже розроблених інструментів для маршрутизації, адресації та координації», – сказав він Live Science.

«Додаючи класичні «заголовки» до квантових даних, Q-Chip може маршрутизувати та керувати квантовими сигналами, використовуючи розроблені класичні фотонні пристрої, системи та інфраструктуру, не порушуючи делікатних квантових станів, що робить це першою практичною демонстрацією квантової комунікації, яка вписується в існуючу архітектуру Інтернету».

Щоб протестувати систему, команда створила просте з'єднання між сервером і вузлом-приймачем, використовуючи 1-кілометрову (0,6 милі) ділянку комерційного оптоволоконного кабелю, що експлуатується телекомунікаційною компанією Verizon.

ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ

— Вчені зробили прорив у «магічному стані» через 20 років — без нього квантові комп'ютери ніколи не зможуть бути по-справжньому корисними

— Крихітний кріогенний пристрій зменшує теплові викиди квантового комп'ютера в 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році

— Вчені створили перший у світі чіп, який може захистити дані в епоху квантових обчислювальних атак

Оскільки класичний заголовок і квантовий сигнал реагують на перешкоди з навколишнього середовища подібним чином, команда змогла використовувати класичний сигнал для корекції шуму без порушення квантового стану. Це гарантувало, що дані досягнуть місця призначення неушкодженими.

Хоча пілотна установка була невеликою, дослідники вважають, що вона знаменує собою фундаментальний крок до повномасштабного квантового інтернету, який міг би пов'язати квантові пристрої, особливо враховуючи, що Q-Chip виготовлений з кремнію та виготовлений з використанням існуючих процесів, а це означає, що його можна виробляти масово.

«У наступні 5-10 років ранні стадії квантового інтернету, ймовірно, будуть зосереджені на локальних мережах та/або квантовому інтернеті мегамасштабу», – сказав Фенг Live Science. «Застосування [можуть включати] безпечний зв’язок, взаємозв’язок квантових комп’ютерів та розподілене квантове зондування, таке як надточна навігація або визначення часу».

ТЕМИ квантові комп'ютери

Оуен Хьюз

Оуен Г'юз — позаштатний письменник і редактор, що спеціалізується на даних і цифрових технологіях. Раніше він був старшим редактором у ZDNET, і Оуен пише про технології вже понад десять років, протягом яких він висвітлював усе: від штучного інтелекту, кібербезпеки та суперкомп'ютерів до мов програмування та ІТ у державному секторі. Оуена особливо цікавить перетин технологій, життя та роботи — на своїх попередніх посадах у ZDNET та TechRepublic він багато писав про бізнес-лідерство, цифрову трансформацію та динаміку віддаленої роботи, що розвивається.

Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати

Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.

Вийти Читати далі

Мільйони кубітів на одному квантовому процесорі тепер можливі завдяки кріогенному прориву

Вчені кажуть, що невеликі квантові комп'ютери кімнатної температури, які використовують світло на горизонті після прориву

Алгоритми «квантового штучного інтелекту» вже випереджають найшвидші суперкомп'ютери, йдеться в дослідженні

Вчені досягли рівня помилок квантових комп'ютерів 0,000015% — світового рекорду, який може призвести до створення менших та швидших машин.

«Як майстер гри в тетріс»: вчені винаходять квантові віртуальні машини — вони скоротять час виконання з днів до годин

Квантові матеріали з «прихованим металевим станом» можуть зробити електроніку в 1000 разів швидшою
Найновіше в галузі обчислювальної техніки

Прощавай, комп'ютерна миша? Вчені стверджують, що нові дивні конструкції можуть зменшити травми зап'ястя.

Крихітний кріогенний пристрій скорочує теплові викиди квантових комп'ютерів у 10 000 разів — і його можуть запустити у 2026 році

Новий комп'ютер Microsoft на основі світла натхненний 80-річною технологією — він може зробити штучний інтелект у 100 разів ефективнішим

Вчені втискають цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його навіть можна пропустити через пральну машину

Китайська «Мавпа Дарвіна» – найбільший у світі суперкомп'ютер, натхненний роботою мозку

Японія запускає свій перший власний квантовий комп'ютер
Останні новини

Квантовий інтернет стає ближчим завдяки новому чіпу — він допомагає передавати квантові сигнали через реальні волоконно-оптичні кабелі

Документальний фільм «Остання таємниця Клеопатри» розкриває сотні монет і портвейну, знайдених в Єгипті. Але чи означає це, що Клеопатра була похована там?

1600-річний скарб монет, знайдений у складній системі тунелів під Галілеєю, датується останнім єврейським повстанням проти римлян

Хто має право на вакцинацію проти COVID цього року? Все, що вам потрібно знати

«Абсолютно незрозуміло»: телескоп Джеймса Вебба виявив дивні «темні намистини» в атмосфері Сатурна

«Шок»: виявлено чорну діру, яка зростає в 2,4 рази перевищуючи теоретичну межу
ОСТАННІ СТАТТІ

1. Надзвичайно потужні градини розміром з м'яч для гольфу залишили 125-мильний «шрам» на канадському ландшафті.

Квантовий інтернет став на крок ближчим завдяки новому чіпу — він допомагає передавати квантові сигнали через реальні волоконно-оптичні кабелі

3. «Абсолютно незрозуміло»: телескоп Джеймса Вебба знайшов дивні «темні намистини» в атмосфері Сатурна

4. Статуетка комічного актора: 2000-річне зображення римського актора, який дозволяє собі рвати

5. Документальний фільм «Остання таємниця Клеопатри» розкриває сотні монет і портвейну, знайдених у Єгипті. Але чи означає це, що Клеопатра була похована там?

Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.