RomanSlavik.com/Shutterstock/FOTODOM

Нью-Йоркский университет (NYU) провел эксперимент, показавший, что технологии будущего уже выходят за пределы научных лабораторий. Несколько точек в Нью-Йорке соединили квантовой связью по обычным оптоволоконным линиям.

«Наша работа показывает, что мы можем соединять 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 ежегодной конференции Американского физического общества в марте; они также выложены препринтом на arXiv.

Квантовая сеть работает путем передачи информации с помощью одиночных частиц света. Любая попытка перехватить сигнал нарушает состояние этих частиц и выдает вторжение — это свойство делает квантовую связь намного лучше защищенной, чем все, что построено на классической физике, включая современный интернет.

Один из ключевых процессов, превращающих квантовую сеть в полноценный квантовый интернет, — обмен запутыванием. Он позволяет связать между собой частицы, которые никогда не взаимодействовали, соединяя короткие участки в более крупную сеть. Долгое время именно этот этап оставался узким местом.

В 2023 году установили квантовую связь по обычной линии между Бруклином и Манхэттеном. В новом эксперименте добавился третий узел, образовав тем самым сеть топологии «звезда». Два узла были расположены в бруклинском квантовом стартапе Qunnect, который предоставил оборудование, хаб разместился в коммерческом дата-центре QTD в Манхэттене.

Итогом эксперимента стала успешная демонстрация поляризационного обмена запутыванием по реальному оптоволокну — чего раньше не удавалось добиться в таком масштабе. Система достигла скорости обмена более 1,5 событий в секунду через весь город, сохраняя при этом корреляции, необходимые для функционирования квантовой сети.

Достижение не означает, что уже завтра появится квантовый интернет. Но оно доказывает надежную работу квантовых устройств в реальных, а не лабораторных условиях. А это не так просто: фотоны, путешествующие по волокну, легко теряются, а внешние шумы могут разрушить их хрупкие квантовые состояния.

Кроме того, система спроектирована с возможностью масштабирования. Поскольку только центральный узел требует специализированного криогенного охлаждения, добавление новых периферийных узлов не вызовет сложностей.

Нью-Йорк — идеальный испытательный полигон, считает директор Квантового института NYU Джавад Шабани, руководивший экспериментом.

«Манхэттен — очень компактное место. Здесь все находится в пределах восьми-десяти километров, а сотни финансовых институтов расположены в радиусе всего нескольких кварталов. Такая плотность — инфраструктуры, организаций и потенциальных пользователей — возможно, сделает наш город одним из первых мест, где квантовый интернет начнет обретать реальные очертания. По сути, сеть уже есть, а огромные инвестиции, вероятно, окупятся в ближайшие десять лет или около того», — резюмирует он.