Международная группа исследователей под руководством QuTech сделала заметный шаг вперёд в развитии квантового интернета, успешно наладив сетевое соединение между квантовыми процессорами на значительном городском расстоянии. Работа, представляемая в журнале Science Advances, обеспечивает переход от первоначальных лабораторных исследований к перспективам будущей квантовой сети.
Коллектив специалистов создал полностью автономные узлы, которые интегрированы с существующей оптоволоконной сетью, позволив тем самым организовать квантовое соединение на протяжении 25 км между городами Делфт и Гаага в Нидерландах. Руководитель проекта Рональд Хансон прокомментировал: «Расстояние, на котором нам удалось создать квантовую запутанность в рамках этого проекта, составляет 25 км по распределённому подземному волокну, что является рекордным достижением для квантовых процессоров. Впервые удалось соединить такие процессоры между различными городами».
Квантовый интернет откроет возможности передачи квантовой информации, которую представляют кубиты, способные находиться не только в состояниях 0 или 1, но и в суперпозиции этих значений. Более того, кубиты могут быть запутаны, создавая квантовую связь, обеспечивающую мгновенные корреляции, независимо от расстояния. Данные свойства предложат совершенно новые возможности в области связи и вычислений, включая использование безопасных криптографических ключей для защищённой передачи финансовых и медицинских данных, а также объединение удалённых квантовых компьютеров для повышения их производительности и полной конфиденциальности пользователей.
Переход от лабораторных исследований к воплощению полноценной квантовой связи между городами вызвал необходимость решения новых задач. Команда разработала гибкую систему, обеспечивающую независимую работу узлов на больших дистанциях, минимизировала потери фотонов для поддержания скорости соединения и гарантировала надёжное подтверждение при каждом успешном создании запутанности. Ариан Столк, соавтор исследования, пояснил: «Стабильность соединения должна быть выдержана в пределах длины волны фотонов (менее микрометра) на протяжении всего 25-километрового участка оптоволокна. Эту задачу сравнить можно с удержанием постоянной дистанции между Землёй и Луной с точностью до нескольких миллиметров».
В рамках проекта применён протокол, эффективно использующий фотоны, требующий высокой точности стабилизации оптоволоконного соединения. Команда успешно продемонстрировала запутывание между двумя узлами квантовой сети, включившими в себя алмазные спиновые кубиты, и поддержала заранее заданное состояние запутанности между этими узлами.
Разноплановый опыт команды и сотрудничество с разнообразными организациями, такими как Fraunhofer ILT, OPNT, Element Six, Toptica и голландским телекоммуникационным провайдером KPN, обеспечили успешности проекта.
Разработанная командой архитектура и методы применимы и к другим платформам кубитов, включая перспективные масштабируемые кубиты следующего поколения.
Источник: iXBT
