Квантовий інтернет більше не виглядає виключно лабораторною технологією. Дослідники Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) змогли передати заплутані фотони на відстань 62 кілометри через звичайну волоконно-оптичну інфраструктуру — причому значна частина кабелю була прокладена просто на вуличних опорах.
Це особливо важливо, адже квантові сигнали надзвичайно чутливі до зовнішніх впливів. Вітер, перепади температури, вібрації від транспорту чи навіть рух птахів можуть змінювати поляризацію фотонів і руйнувати інформацію, закодовану в їхньому квантовому стані.
Квантовий сигнал проти реального світу
В експерименті між об’єктами NIST та Університету Меріленда дослідники передавали пари заплутаних фотонів. Особливість квантової заплутаності полягає в тому, що стан одного фотона пов’язаний зі станом іншого, навіть якщо вони знаходяться далеко один від одного.
Проблема в тому, що під час проходження кабелем фотони легко піддаються впливу навколишнього середовища.
Команда використала лазерний сигнал як еталон. Вимірюючи, наскільки змінювалася його поляризація, система могла розраховувати необхідні корекції для квантового сигналу. На стабілізацію припадало лише близько 7,2% часу роботи, тоді як решта 92,8% могла використовуватися для передачі квантової інформації.
«Це стрес-тест систем квантових мереж», — зазначив фізик NIST Йічен Ши.
До справжнього квантового інтернету ще далеко
Хоча раніше заплутані фотони вже передавали на значно більші відстані — до сотень кілометрів, новий експеримент важливий саме через реальні, далеко не ідеальні умови. Водночас швидкість передачі поки залишається невисокою: приблизно 200–1500 заплутаних фотонів за секунду. Для повноцінної квантової мережі її потрібно суттєво збільшити.
Якщо це вдасться, технологія може стати основою надзвичайно захищеного зв’язку, дозволити об’єднувати квантові комп’ютери та навіть створювати гігантські наукові інструменти. Наприклад, телескопи, розташовані в різних точках Землі, потенційно зможуть працювати як єдина система.
Найважливіше досягнення цього експерименту полягає не в рекордній відстані, а в тому, що квантова заплутаність змогла пережити звичайну, шумну телекомунікаційну інфраструктуру. Це ще один крок до моменту, коли квантові мережі можна буде будувати не з нуля, а поверх уже існуючого інтернету. Дослідження було опубліковано в Journal of Optical Communications and Networking.