Квантовый интернет стал ближе: учёные впервые передали квантовые данные через обычные интернет-кабели
Учёные совершили прорыв в создании квантового интернета, успешно передав квантовые сигналы через стандартные оптоволоконные кабели с использованием интернет-протокола (IP). Это открытие, опубликованное 28 августа в журнале Science, может стать основой для интеграции квантовых технологий в существующую интернет-инфраструктуру.
В рамках эксперимента исследователи разработали специальный квантовый чип — Q-Chip (Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics), который объединяет квантовые данные с классическими сигналами и передаёт их по коммерческим сетям. Это первый случай, когда квантовая информация была отправлена с помощью IP — стандарта, на котором работает современный интернет.
Почему обычный интернет не подходит для квантовых данных?
Квантовая информация передаётся через кубиты — частицы, способные находиться в суперпозиции (одновременно в состояниях 0 и 1) и запутываться друг с другом. Эти свойства делают квантовые вычисления невероятно мощными, но и крайне уязвимыми: любое измерение разрушает состояние кубита. Традиционные маршрутизаторы, которые читают пакеты данных, несовместимы с квантовыми сигналами, так как их «наблюдение» уничтожает информацию.
Как работает Q-Chip?
Решение заключается в разделении сигналов. Q-Chip присоединяет к каждому квантовому пакету классический «заголовок» — лазерный импульс с метаданными о маршруте и времени. Маршрутизаторы считывают только этот заголовок, игнорируя сам квантовый сигнал, что позволяет избежать коллапса состояния кубитов. Синхронизация импульсов гарантирует, что оба типа данных достигают цели одновременно.
Тестирование системы провели на 1 км кабеля Verizon. Классический сигнал помогал корректировать шумы в оптоволокне, не затрагивая квантовую часть. Хотя эксперимент был локальным, технология показала, что массовое производство Q-Chip возможно благодаря использованию кремния и стандартных производственных процессов.
Перспективы квантового интернета
По словам Лианга Фэна, соавтора исследования, через 5–10 лет квантовые сети могут начать применяться для безопасной связи, объединения квантовых компьютеров и сверхточных измерений.
«Наш чип позволяет управлять квантовыми данными через существующие инструменты маршрутизации, — объясняет Фэн. — Это первый шаг к интернету, где классические и квантовые технологии сосуществуют».
Следующим этапом станет масштабирование системы до городских сетей. Учёные также изучают возможность использования аналогичных чипов для квантовой криптографии, что может революционизировать защиту данных. Однако предстоит решить проблему потерь сигнала на больших расстояниях — сейчас квантовые состояния разрушаются при передаче свыше 100 км. Разработка ретрансляторов, способных усиливать сигнал без его измерения, станет ключом к глобальному квантовому интернету.
