Toshiba побила рекорд квантовой связи для оптических волокон

Когда-нибудь квантовый Интернет может позволить квантовым компьютерам объединиться и решать недоступные сегодня проблемы. Теперь мир стал на шаг ближе к этой реальности, поскольку исследователи Toshiba продемонстрировали квантовую связь, передаваемую по оптоволоконному каналу длиной 600 км.

В традиционных компьютерах информация кодируется в битах, представленных как ноль или единица. Но в квантовых компьютерах информация кодируется в квантовых битах (или кубитах), которые могут быть единицей или нулем одновременно.

Это резко увеличивает их потенциальную вычислительную мощность, а это означает, что они могут решать проблемы, выходящие за рамки обычных компьютеров.

Например, в прошлом году китайский квантовый компьютер под названием Jiuzhang, по-видимому, выполнил расчет за 200 секунд, на выполнение которых обычному суперкомпьютеру потребовалось бы 2,5 миллиарда лет.

Но проблема квантовых вычислений заключается в том, что кубиты чувствительны к помехам из окружающей среды, а крошечные колебания температуры или вибрации угрожают уничтожить данные. Это затрудняет передачу квантовой информации на большие расстояния.

Теперь исследователи из Toshiba заявляют, что установили рекорд расстояния для квантовой связи через оптические волокна.

Ключевым моментом была новая технология двухдиапазонной стабилизации разработанная Toshiba,  которая отправляет два опорных оптических сигнала вместе с самими кубитами, которые кодируются как фазовая задержка слабого оптического импульса.

Первый опорный сигнал имеет длину волны, предназначенную для компенсации флуктуаций окружающей среды, в то время как второй работает на той же длине волны, что и сами кубиты, и используется для точного управления фазой света.

Используя эту двухдиапазонную технику, специалисты из Toshiba смогли поддерживать постоянный квантовый сигнал с точностью до нескольких десятков нанометров. Это, в свою очередь, позволило им передавать данные по оптическим волокнам длиной более 600 км, что примерно в шесть раз дальше, чем предыдущий мировой рекорд.

Однако это не самое дальнее расстояние — общий рекорд спутниковой передачи составляет более 1200 км, но для квантового Интернета потребуется сочетание спутников и оптических волокон.

Исследователи говорят, что первое использование технологии, вероятно, будет для квантового распределения ключей (QKD). Этот метод шифрования использует странное правило квантовой физики, согласно которому сам факт наблюдения за ключом изменяет его, делая его бесполезным для потенциального хакера и предупреждая авторизованных пользователей о попытке взлома.

«В последние годы QKD использовался для защиты городских сетей, — говорит Эндрю Шилдс, руководитель отдела квантовых технологий в Toshiba Europe. — Это последнее достижение увеличивает максимальную протяженность квантовой связи, чтобы можно было соединять города в разных странах и на континентах, без использования доверенных промежуточных узлов. Внедренный вместе с Satellite QKD, он позволит нам построить глобальную сеть для квантовой защищенной связи».

Достижение было описано в журнале Nature Photonics.