Учёные из Северо-Западного университета США разработали метод, позволяющий сохранять стабильность квантовых сетей, решая ключевую проблему исчезновения запутанных фотонов после их применения. Исследование предлагает практическое решение для создания надёжных квантовых коммуникаций в динамичной сетевой среде.
Группа исследователей под руководством Иштвана Ковача установила, что для поддержания эффективности квантовой сети необходимо после каждого цикла передачи информации добавлять оптимальное количество новых соединений. Важно соблюдать баланс: чрезмерное увеличение соединений может перегрузить ресурсы, в то время как их недостаточное число может привести к распаду сети и невозможности удовлетворить потребности пользователей.
Квантовые сети основаны на квантовой запутанности — феномене, когда две частицы остаются взаимосвязанными независимо от расстояния между ними. Как утверждает Сянги Мэн, один из ведущих авторов исследования, квантовая запутанность представляет собой «загадочный», но мощный инструмент, позволяющий квантовым частицам «взаимодействовать» друг с другом и решать сложные задачи, обеспечивая защиту от несанкционированного доступа.
Особенность квантовых коммуникаций заключается в том, что каждое соединение может быть использовано единожды. «В классических сетях инфраструктура обрабатывает множество сообщений. В квантовой сети каждое соединение передаёт всего один бит информации и затем разрушается», — поясняет Ковач.
Исследователи разработали упрощённую модель квантовой сети, в которой пользователи случайным образом выбирали партнёров для обмена данными. После каждого такого обмена использованные соединения исчезали, что приводило к разрушению сети. Они выяснили, что для сохранения стабильности необходимо добавить количество новых связей, равное квадратному корню из числа пользователей. Например, в сети с миллионом пользователей нужно добавлять тысячу новых соединений после каждого передаваемого кубита.
Данное открытие может стать основой для создания оптимизированных, самовосстанавливающихся квантовых сетей, способных автоматически восполнять утраченные соединения. В отличие от классического интернета, который формировался стихийно под действием технологических ограничений и пользовательских привычек, квантовый интернет может быть спроектирован с акцентом на максимальную надежность и эффективность.
Источник: iXBT
