Amazon и Гарвардский университет создали «квантовую сеть», которая передала запутанный фотон от одного квантового компьютера к другому через 35 километров оптоволоконного кабеля.
Исследователи разместили набор узлов вокруг Бостона, чтобы построить сеть, способную «эффективно улавливать, хранить и передавать информацию, которая изначально хранилась в свете». Подобно Интернету, который мы знаем, квантовые сети передают информацию, которую несет свет — в этом случае квантово запутанные фотоны. Но им нужны «ретрансляторы», чтобы предотвратить рассеивание фотонов на большие расстояния, как это обычно делает свет. Ретрансляторы должны иметь возможность посылать фотон, не нарушая его запутанность и не изменяя информацию.
Гарвард и центр Amazon AWS рассказываютчто экспериментальные узлы используют полости в алмазах, которые «задерживают свет и заставляют его взаимодействовать с квантовой памятью». Эти узлы можно массово производить с помощью существующих технологий. Во время экспериментов команда взяла кубит, закодированный в фотон, и отразила его от квантовой памяти в лаборатории Гарварда.
«Когда фотон взаимодействует с квантовой памятью, он запутается в памяти — это означает, что измерения, выполненные либо на фотоне, либо на памяти, предоставят информацию и таким образом изменят состояние друг друга.
Однако вместо измерения фотона (то есть, получения информации), фотон подвергается квантовому преобразованию из видимой частоты (в которой работает квантовая память) в телекоммуникационную частоту (где потери в оптическом волокне сведены к минимуму). Таким образом фотон совершает путешествие туда и обратно через подземную оптоволоконную сеть перед тем, как вернуться в Гарвард, где он снова переходит в видимую частоту.
После завершения этого путешествия фотон отражается от другой квантовой памяти в другой лаборатории, таким образом перенося запутанность фотона в эту вторую память. Наконец, фотон, отскочив от второй памяти, направляется к детектору, который замечает присутствие фотона, но не раскрывает никакой основной квантовой информации, содержащейся в свете. Он запутался с памятью — это означает, что измерения либо фотона, либо памяти меняют состояние друг друга. Затем фотон преобразуется из видимой частоты в телекоммуникационную частоту, которая затем отскакивает в другую лабораторию, таким образом завершая путешествие».
Первые эксперименты показали, что квантово запутанный фотон преодолел более 35 километров. Запутанный фотон сохранялся более секунды, чего, по словам компании, достаточно, чтобы свет смог преодолеть более 300 000 км и более чем достаточно времени, чтобы облететь мир 7,5 раза.
Квантовые сети используют те же принципы, что и квантовые вычисления, используя квантовое состояние фотонов для передачи информации. Эксперименты с квантовыми сетями проводятся уже некоторое время, но никто еще не создал полностью коммерческую версию. Ученые говорят, что нужно еще много усовершенствований, прежде чем квантовая сеть станет масштабируемой и коммерчески жизнеспособной. Пока что она медленная и способна отправлять только один кубит за раз.
Источник: The Verge