Amazon та Гарвардський університет створили «квантову мережу», яка передала заплутаний фотон від одного квантового комп’ютера до іншого через 35 кілометрів оптоволоконного кабелю.
Дослідники розмістили набір вузлів навколо Бостона, щоб побудувати мережу, здатну «ефективно ловити, зберігати та передавати інформацію, яка спочатку зберігалася у світлі». Подібно до Інтернету, який ми знаємо, квантові мережі надсилають інформацію, яку несе світло — у цьому випадку квантово заплутані фотони. Але їм потрібні «ретранслятори», щоб запобігти розсіюванню фотонів на великі відстані, як це зазвичай робить світло. Ретранслятори повинні мати можливість посилати фотон, не порушуючи його заплутаність та не змінюючи інформацію.
Гарвард і центр Amazon AWS розповідають, що експериментальні вузли використовують порожнини в алмазах, які «затримують світло та змушують його взаємодіяти з квантовою пам’яттю». Ці вузли можна масово виробляти за допомогою наявних технологій. Під час експериментів команда взяла кубіт, закодований у фотон, та віддзеркалила його від квантової пам’яті в лабораторії Гарварду.
«Коли фотон взаємодіє з квантовою пам’яттю, він заплутується в пам’яті – це означає, що вимірювання, виконані або на фотоні, або на пам’яті, нададуть інформацію і таким чином змінять стан один одного.
Однак замість вимірювання фотона (тобто, отримання інформації), фотон піддається квантовому перетворенню з видимої частоти (в якій працює квантова пам’ять) у телекомунікаційну частоту (де втрати в оптичному волокні зведені до мінімуму). Таким чином фотон здійснює подорож туди й назад через підземну оптоволоконну мережу перед тим, як повернутися до Гарварду, де він знову переходить у видиму частоту.
Після завершення цієї подорожі фотон відбивається від іншої квантової пам’яті в іншій лабораторії, таким чином переносячи заплутаність фотона в цю другу пам’ять. Нарешті, фотон, відскочивши від другої пам’яті, направляється до детектора, який помічає присутність фотона, але не розкриває жодної основної квантової інформації, що міститься у світлі. Він заплутався з пам’яттю — це означає, що вимірювання або фотон, або пам’ять змінюють стан один одного. Потім фотон перетворюється з видимої частоти на телекомунікаційну частоту, яка потім відскакує в іншу лабораторію, таким чином завершуючи подорож».
Перші експерименти показали, що квантово заплутаний фотон подолав понад 35 кілометрів. Заплутаний фотон зберігався більше секунди, чого, за словами компанії, достатньо, щоб світло змогло подолати понад 300 000 км і більш ніж достатньо часу, щоб облетіти світ 7,5 раза.
Квантові мережі використовують ті ж принципи, що й квантові обчислення, використовуючи квантовий стан фотонів для передавання інформації. Експерименти з квантовими мережами проводяться вже деякий час, але ніхто ще не створив повністю комерційну версію. Вчені кажуть, що потрібно ще багато вдосконалень, перш ніж квантова мережа стане масштабованою та комерційно життєздатною. Поки що вона повільна і здатна надсилати лише один кубіт за раз.
Джерело: The Verge