Росія залишилася за бортом: Китай сам поспішає впровадити квантовий інтернет на зло США

Дослідницькі групи з Китаю, США та Нідерландів незалежно одна від одної майже одночасно досягли проривів, які можуть наблизити людство до впровадження квантового інтернету, передає SCMP.

Кожна команда використовувала оптичні волокна довжиною в десятки кілометрів для створення мережі в міському середовищі, що ґрунтується на квантовому явищі заплутаності, яке дає змогу парі розділених фотонів залишатися тісно пов'язаними в часі та просторі.

Можливість використовувати заплутаність розглядають як важливий крок на шляху до квантового інтернету, що обіцяє спосіб генерувати випадкові криптографічні ключі для закодованої інформації так швидко, що їх практично буде неможливо зламати.

Квантову мережу також можна використовувати для підключення квантових комп'ютерів, розширюючи їх експлуатаційні можливості.

Команда з Гарвардського університету під керівництвом фізика Михайла Лукіна заявила, що "ключове завдання" в реалізації практичного квантового зв'язку на великі відстані "передбачає надійну заплутаність між вузлами квантової пам'яті, з'єднаними оптоволоконною інфраструктурою".

Кожен вузол містить кубіти, які спілкуються через "фотонні канали". Науковці продемонстрували квантову заплутаність, використовуючи оптоволоконні кабелі для створення безпечних з'єднань між приймаючими вузлами, проте їхні методи відрізнялися.

Так, дослідники зі США з'єднали два вузли, розташовані поруч у Гарвардській лабораторії в Кембриджі, штат Массачусетс, за допомогою оптоволоконної петлі завдовжки 35 км, що тягнулася до Бостона.

Команда з Університету науки і технологій Китаю (USTC) створила три вузли — Аліса, Боб і Чарлі — у трикутній мережі навколо Хефея, столиці провінції Аньхой, і будівлі USTC з центральною серверною лабораторією посередині. Усе на відстані близько 10 км.

Учені з Делфтського технологічного університету протягнули 25 км оптоволокна від Делфта до Гааги, що з'єднує два вузли із сервером у середній точці.

Китайці використовували однофотонну схему, використовуючи кубіти, закодовані в ансамблі атомів рубідію, для надсилання одного фотона з кожного вузла на сервер для заплутування. Коли два фотони надходили на сервер одночасно, досягався заплутаний стан.

Таким чином вони протестували протоколи багатовузлових квантових мереж і перейшли до наступного етапу — тестування безпосередньо квантового інтернету.

Команда розраховує до кінця десятиліття створити заплутаність на 1000 км оптичного волокна, використовуючи близько 10-ти вузлів. Цікаво, що у звіті дослідників із КНР не згадуються спільні проєкти з РФ у сфері квантового зв'язку.

Замість того, щоб покладатися на ансамбль атомів, американська команда використовувала алмазні пристрої, в яких атоми вуглецю замінені на атом кремнію. По суті, вони заплутали два маленьких квантових комп'ютери.

Під час експерименту одиночний фотон відправили в перший вузол, де він заплутався з атомом кремнію, а потім відправили петлею волокна, щоб зачепити другий атом кремнію в іншому вузлі, що дало змогу заплутатися.

Аналогічно підходу своїх американських колег, голландські дослідники використовували атоми азоту, вбудовані в кристали алмазу.

Китайські та голландські методи ґрунтуються на надзвичайно точному часі прибуття фотонів на центральний сервер, вимагаючи максимально точних налаштувань. А ось метод американських дослідників такої суперточності не потребував.

хоча метод одного атома менш ефективний, ніж ансамблевий підхід, але він більш адаптивний, оскільки його можна використовувати для виконання базових обчислень.

Проте вчені з КНР стверджують, що їхній метод має ефективність заплутування на два порядки вищу, ніж метод американських колег.

Незважаючи на те, що демонстрація заплутаності між вузлами, розташованими в місті, є великим досягненням, це ще не означає, що квантовий інтернет готовий до комерціалізації, підкреслюють голландські вчені.

Фізик Трейсі Нортап з Університету Інсбрука, Австрія, яка не брала участі в жодному з досліджень, сказала, що експерименти були демонстрацією найпрогресивнішої на даний момент технології, необхідної для розробки квантового інтернету.