Дослідникам з Ганноверського інституту фотоніки при Лейбніцевському університеті вдалося об’єднати звичайний і квантовий Інтернет одним і тим самим оптичним волокном.
Вчені з Ганноверського інституту фотоніки при Лейбніцевському університеті зробили революційне відкриття, об’єднавши звичайний і квантовий Інтернет. Вони розробили новий спосіб передачі спеціальних світлових частинок, званих заплутаними фотонами, оптичними волокнами. За висновками експертів, це може прокласти шлях до інтернет-технологій наступного покоління – квантового Інтернету. Цей новий тип Інтернету обіцяє надзахищене шифрування, яке не зможуть зламати навіть квантові комп’ютери майбутнього, забезпечуючи безпеку критично важливої інфраструктури.
Наразі квантова інформація нестабільна на великих відстанях, і квантові біти, або кубіти – носії квантової інформації – легко губляться або фрагментуються під час передачі. Класичні комп’ютерні біти сьогодні передаються у вигляді світлових імпульсів волоконно-оптичними кабелями з використанням пристроїв, які називаються “ретрансляторами”, для посилення сигналів по всій довжині мережі. Для передачі кубітів на великі відстані так, як сьогодні передають класичні комп’ютерні біти, необхідні аналогічні пристрої, здатні зберігати і повторно передавати квантові стани по всій мережі, забезпечуючи точність передачі сигналу незалежно від того, як далеко мають передаватися дані.
Останні дослідження вчених стверджують, що вперше вдалося досягти того, щоб пристрої квантової пам’яті могли б приймати, зберігати і повторно передавати стани кубітів за допомогою стандартних волоконно-оптичних кабелів.
Як випливає з опублікованого Лейбніцевським університетом пресрелізу, команда з чотирьох дослідників показала, що заплутані фотони залишаються пов’язаними, навіть якщо їх надсилають разом із лазерним імпульсом одним і тим самим оптичним волокном. У своєму експерименті дослідники змінили колір лазерного імпульсу за допомогою високошвидкісного електричного сигналу таким чином, щоб він відповідав кольору заплутаного фотона.
У цьому новому дослідженні вчені створили механізм для передавання як заплутаних фотонів, так і звичайного лазерного випромінювання одним і тим самим оптичним дротом, показавши, що лазерні імпульси не порушують заплутаність фотонів.
Згідно з поясненнями дослідників, це було досягнуто шляхом маніпулювання лазерним випромінюванням і швидкої зміни кольору (або частоти) лазерного імпульсу за допомогою електричного сигналу. Це важливо для відповідності кольору лазерного імпульсу кольору заплутаних фотонів. Щойно кольори збігаються, обидві форми світла можуть проходити одним і тим самим оптичним кабелем, не заважаючи одне одному. Раніше заплутані фотони займали всю смугу пропускання оптичного волокна, що унеможливлювало звичайну передачу даних.
Ця нова технологія означає, що одні й ті самі волоконно-оптичні кабелі можуть використовуватися як для звичайного, так і для квантового Інтернету. Це значний крок уперед, оскільки дає змогу передавати як традиційні інтернет-дані (які передають лазерні імпульси), так і квантову інформацію (яку передають заплутані фотони) одним і тим самим волоконно-оптичним кабелем.
До цього відкриття спільне використання обох методів було неможливим, оскільки заплутані фотони блокували б канал у волокні, роблячи його непридатним для звичайної передачі даних. Як пояснює Ян Хайне, один з учасників дослідницької групи: “Заплутані фотони блокували б канал передачі даних, перешкоджаючи його використанню для звичайної передачі даних”.
За допомогою своєї нової концепції команда продемонструвала, що фотони тепер можуть переміщатися тим самим колірним каналом, що і лазерний промінь, а це означає, що всі колірні канали, як і раніше, можна використовувати для звичайного інтернет-трафіку.
“Щоб зробити квантовий Інтернет реальністю, нам необхідно передавати заплутані фотони волоконно-оптичними мережами”, – сказав Майкл Куес, голова Інституту фотоніки та член правління кластера передового досвіду PhoenixD в Університеті Лейбніца в Ганновері. Професор Куес підсумовує: “Наш експеримент показує, як ми можемо практично реалізувати гібридні мережі, які об’єднують сучасний Інтернет із квантовим Інтернетом”. Як відомо, квантові комп’ютери майбутнього, хоча й обіцяють величезні обчислювальні можливості, потенційно можуть зламувати системи шифрування. Саме тут з’являється квантовий Інтернет. За висновками вчених, цей прорив наближає до майбутнього, в якому сучасний Інтернет і над безпечний квантовий Інтернет працюватимуть спільно, роблячи цифровий світ безпечнішим та ефективнішим.
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: