Ученые из Германии успешно продемонстрировали рекордно масштабную квантовую коммуникационную сеть с использованием существующей инфраструктуры. Это прорыв, который может открыть путь к «сверхбезопасному» соединению для квантовых компьютеров. Квантовая связь — это новая технология, использующая квантово-механические эффекты для передачи информации. В последние годы он привлек большое внимание благодаря своему потенциалу применения в таких областях, как квантовые вычисления, безопасная передача данных и высокоточные сенсорные сети. До сих пор квантовые сети были возможны только в меньших масштабах, примерно на расстоянии, меньшем, чем это новое достижение, или в строго контролируемых лабораторных условиях с дорогостоящим охлаждающим оборудованием.
Исследователи из Toshiba Europe отправили квантовые сигналы по коммерческой оптоволоконной сети протяженностью 254 километра в Германии, а именно между Франкфуртом и Келем. Они использовали существующую телекоммуникационную инфраструктуру, стандартные одномодовые волокна, уже используемые в современной инфраструктуре Интернета. «Все предыдущие развертывания квантовой связи по оптоволокну ограничивались гораздо более короткими расстояниями, примерно половиной от того, чего мы достигли. И это связано с фундаментальным ограничением предыдущей технологии», — рассказал Мирко Питталуга, бывший старший научный сотрудник Toshiba Europe.
Квантовые вычисления открывают беспрецедентный потенциал повышения производительности для таких полезных приложений, как разработка и оптимизация лекарственных препаратов, благодаря передовым технологиям обработки. Однако такую огромную вычислительную мощность можно использовать и для взлома традиционного шифрования. Когда мы используем современный Интернет для общения с кем-либо онлайн на веб-сайте или посредством видеозвонка, устанавливается ключ шифрования с собеседником.
Эксперты утверждают, что для таких передовых технологий нам необходимо создать новую сетевую систему, которая обеспечит безопасность и надежность, необходимые в постквантовом мире. Такой подход, основанный на сохранении фазы световых сигналов на очень больших расстояниях, было сложно реализовать за пределами лаборатории.
Для этого также требовалось крупное, сложное и дорогостоящее оборудование, часть которого необходимо было охлаждать почти до абсолютного нуля, или минус 273 градуса по Цельсию. Исследователи утверждают, что стандартные волокна, разработанные для классических данных, на самом деле также весьма эффективны при передаче квантовых сигналов, но их присущие потери необходимо должным образом контролировать.
Вместо того чтобы информация передавалась в одном направлении, как в обычной квантовой связи, их конструкция позволяет обоим пользователям отправлять квантовые сигналы в центральный узел, где сигналы объединяются. Новый подход позволил исследователям удвоить дальность связи и охватить гораздо большую территорию, используя при этом существующую оптоволоконную инфраструктуру.