Прототип квантового Интернета запустили в сети Нью-Йорка

Нью-Йоркский университет (NYU) провел эксперимент, который показал, что технологии будущего уже выходят за рамки научных лабораторий. Несколько точек Нью-Йорка были соединены квантовой связью по обычным оптоволоконным линиям.

«Наша работа показывает, что мы можем подключать квантовые устройства в городе, используя реальную инфраструктуру, а не только в лаборатории», — говорит физик-экспериментатор Тайлер Коуэн, один из авторов исследования.

Он собрал один из источников запутанных фотонов для этого эксперимента и представил результаты на ежегодном собрании Американского физического общества в марте; они также доступны в виде препринта на arXiv.

Квантовая сеть работает, передавая информацию с помощью отдельных частиц света. Любая попытка перехватить сигнал нарушает состояние этих частиц и указывает на вторжение — это свойство делает квантовую связь гораздо более безопасной, чем все, построенное на классической физике, включая современный Интернет.

Одним из ключевых процессов, превращающих квантовую сеть в полноценный квантовый интернет, является обмен запутанностью. Это позволяет частицам, которые никогда не взаимодействовали, соединяться, соединяя короткие участки в более крупную сеть. Долгое время этот этап оставался узким местом.

В 2023 году квантовая связь была установлена ​​по регулярной линии между Бруклином и Манхэттеном. В новом эксперименте был добавлен третий узел, тем самым образовалась сеть с топологией «звезда». Два узла располагались в бруклинском квантовом стартапе Qunnect, который предоставил оборудование, а хаб располагался в коммерческом центре обработки данных QTD на Манхэттене.

Результатом эксперимента стала успешная демонстрация обмена поляризационной запутанностью в реальном оптическом волокне - то, чего ранее не достигалось в таком масштабе. Система достигла скорости обмена более 1,5 событий в секунду по всему городу, сохраняя при этом корреляции, необходимые для функционирования квантовой сети.

Достижение не означает, что квантовый Интернет появится завтра. Но это доказывает надежную работу квантовых устройств в реальных, а не лабораторных условиях. А это не так просто: фотоны, путешествующие по волокну, легко теряются, а внешний шум может разрушить их хрупкие квантовые состояния.

Кроме того, система спроектирована с возможностью масштабирования. Поскольку только центральный узел требует специального криогенного охлаждения, добавить дополнительные периферийные узлы не составляет труда.

Нью-Йорк — идеальный полигон для испытаний, — говорит Джавад Шабани, директор Квантового института Нью-Йоркского университета, который руководил экспериментом.

"Манхэттен - очень компактное место. Здесь все находится в пределах восьми-десяти километров, а сотни финансовых учреждений расположены в радиусе всего нескольких кварталов. Такая плотность - инфраструктуры, организаций и потенциальных пользователей - может сделать наш город одним из первых мест, где квантовый Интернет начнет обретать реальные очертания. По сути, сеть уже существует, и огромные инвестиции, вероятно, окупятся в ближайшие десять лет или около того", - заключает он.