Австрийские ученые создали элементарную квантовую сеть, использующую квантовую запутанность, что позволяет легко увеличивать ее размер для подключения большего числа пользователей.
Сотрудники Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) Австрийской академии наук, в соавторстве с коллегой из Австрийского технологического института, создали лаконичную, монолитную, экономичную и долговечную сеть. Работа описана в статье журнала Nature.
«Разработанная нами квантовая сеть связи обладает широкими возможностями, позволяющими каждому участнику взаимодействовать с любым другим, — отмечает соавтор исследования, доктор Сиддартх Джоши. — В дальнейшем мы намерены создать более масштабную сеть с увеличенным числом пользователей, чтобы обеспечить гибкую платформу для квантового интернета».
Венская команда смогла соорудить долгожданную квантовую сеть при помощи новаторской архитектуры на основе нового способа распределения основного ресурса квантовой коммуникационной запутанности. Запутанная система обладает такой степенью взаимосвязи, что части не могут быть описаны отдельно друг от друга.
Фотон – элементарная частица света, играющая ключевую роль в квантовой коммуникации, где она используется для передачи защищенного ключа шифрования. Уникальное достижение исследователей заключалось в создании фотонов, способных к запутыванию только при определенных длинах волн.
По аналогии с радугой, сигнал расщеплялся на два различных «цвета» и тщательно распределялся между пользователями, которым затем требовались простые модули для подсоединения к одному источнику запутанности.
«По словам доктора Джоши, благодаря применению квантовой запутанности и общепринятым методам мультиплексирования по длине волн, была создана масштабируемая сетевая архитектура, позволяющая соединить четырех пользователей и требующая незначительных затрат ресурсов.
В отличие от предыдущих попыток создания подобной сети, новая схема позволяет всем участникам взаимодействовать одновременно, используя защищенные узлы для передачи сообщений. Благодаря отсутствию сложных процедур распределения квантовой запутанности между участниками, эта сеть отличается гибкостью, экономичностью и высокой степенью надежности.
Расширение соединений точка-точка на сети представляет собой важный шаг по направлению к «квантовому интернету», и исследователи утверждают, что сеть из четырех пользователей можно масштабировать для добавления большего числа соединений.
«Доступность длин волн и полная сетевая связность определяют максимальное число пользователей. Тем не менее, мы разрабатываем новую архитектуру, которая позволит расширить возможности подключения к сети, — отметил доктор Джоши. Для достижения этой цели мы намерены повысить масштабируемость сети, описанной в статье, опубликованной в Nature, путем изменения метода мультиплексирования для распределения каналов связи каждому пользователю».