Квантовий інтернет виходить із лабораторії

Дослідники з Північно-Західного університету (США) довели, що квантові сигнали та комерційний інтернет-трафік можуть безперешкодно співіснувати в одному волоконно-оптичному кабелі. Це відкриття закладає фундамент для побудови квантових мереж майбутнього без необхідності прокладати нову інфраструктуру.

Результати дослідження, що знаменують важливий крок до практичної реалізації квантового інтернету, були опубліковані в науковому журналі Optica Quantum.

Квантова інформація є надзвичайно чутливою до оптичних шумів. На відміну від звичайного інтернету, де дані передаються у формі мільйонів частинок світла (бітів 0 та 1), квантові мережі покладаються на поодинокі фотони та явище квантової заплутаності. При цьому стани двох частинок залишаються нерозривно пов'язаними, що дозволяє передавати дані на великі відстані за допомогою квантової телепортації - процесу надшвидкого та абсолютно захищеного.

У рамках нового експерименту вчені успішно передали заплутані фотони через 24,4-кілометровий волоконно-оптичний кабель між містом Еванстон та центром Чикаго. Кабель одночасно ніс два канали даних зі швидкістю 800 Гбіт/с кожен та додаткове навантаження, еквівалентне повноцінній комерційній лінії.

«Квантові сигнали крихітні порівняно з класичними, - пояснює керівник дослідження, професор Прем Кумар (Prem Kumar). - Це схоже на мураху, яка намагається пройти шляхом, заповненим слонами. Проте наші результати довели, що фотони можуть вижити в цій подорожі та зберегти заплутаність».

За словами вчених, передана потужність класичних даних була еквівалентна одночасному стримінгу близько 20 млн відео з YouTube через одну нитку волокна. Попри такий гігантський потік, точність збереження квантової заплутаності (fidelity) перевищила 94%.

Щоб захистити поодинокі фотони від «поглинання» звичайним світловим трафіком, команда застосувала кілька інноваційних рішень. Так квантові фотони перемістили в так звану O-смугу оптичного спектра, де шуму менше. Традиційний інтернет-трафік залишався ізольованим у звичній для комерційних систем C-смузі.

Оскільки експеримент проходив між двома віддаленими вузлами, науковці використали оптичну систему White Rabbit. Вона дозволила синхронізувати обидва кінці мережі з точністю до пікосекунд та відловлювати паралельні пари заплутаних фотонів у реальному часі.

Раніше, у 2024 році, група Према Кумара (Prem Kumar) вже демонструвала схожий принцип і навіть провела квантову телепортацію на 30 кілометрів, але це відбувалося в ізольованих лабораторних умовах. Тепер технологію вдалося адаптувати до реального середовища з діючою інфраструктурою.

Наступним кроком команди стане проведення безпосередньо квантової телепортації між віддаленими вузлами через міську оптоволоконну мережу з комерційним трафіком.

«Ми перейшли найважливіший міст, показавши, що можемо розподіляти квантову заплутаність у реальному світі, - підсумував професор Кумар. - Попереду ще складніші кроки передачі самої інформації, але ми вже довели, що це можливо».

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI