З'явилася перша в світі функціонує квантова локальна мережа

Ця мережа дозволяє коригувати помилки в режимі реального часу і обмінюватися інформацією між вузлами, розташованими в різних місцях, за допомогою пар заплутаних фотонів, що циркулюють по оптоволокну.

Нова квантова мережа є демонстрацією технологій, за допомогою яких у майбутньому будуть з'єднуватися квантові комп'ютери і різні квантові датчики. Ці ж самі технології, тільки наступних поколінь, можуть лягти в основу квантового варіанти Інтернету.

Відзначимо, що деякі квантові технології вже використовуються в сучасних телекомунікації, тут можна особливо виділити як найбільш поширену, технологію квантового розподілу ключів шифрування. Але такі технології лише підвищують безпеку традиційних технологій передачі даних і вони не дозволяють переміщати і встановлювати квантова заплутаність між вузлами мережі.

Нагадаємо, що коли два фотони, частинки світла, заплутуються на квантовому рівні, вони демонструють так звану квантову кореляцію. Іншими словами, зміна стану однієї з частинок призводить до миттєвого зміни стану другої заплутаною частинки, незважаючи на відстань, яка може бути як завгодно великим. Це явище використовується в квантовому протоколі, розроблений ще в 2005 році. Тонкі вимірювання стану одного із заплутаних фотонів моментально призводять до зміни стану першого і другого фотона, а комбінація умов проведення вимірювань дозволяє практично зі 100-відсотковою вірогідністю встановити необхідний квантове стояння пари заплутаних фотонів.

Описаний вище протокол став базою квантової локальної мережі, що з'єднала поки три вузли, розташовані в різних місцях кампусу лабораторії Ок-Рідж, а для передачі заплутаних фотонів світла використовувалися елементи існуючої волоконно-оптичної інфраструктури. На жаль, існуючі оптичні підсилювачі, маршрутизатори та інші комунікаційні пристрої несумісні з технологіями передачі квантової інформації, так як їх втручання тут же руйнує крихке явище квантової заплутаності. Тому дослідникам довелося створити квантові аналоги таких пристроїв та пристроїв, які забезпечують сполучення квантової мережі і традиційної локальної мережі.

Крім цього, квантова мережа потребує дуже точної синхронізації всіх вузлів, так як кожному з цих вузлів виділяється для роботи строго певний проміжок часу. Для синхронізації дослідники використовували сигнали системи GPS, в яких містяться мітки часу з атомним годинником, що дозволило забезпечити синхронізацію з точністю до декількох наносекунд і гарантувати те, що такий рівень синхронізації буде зберігатися протягом всієї тривалості роботи квантової локальної мережі.

Проведені випробування показали, що квантова локальна мережа цілком здатна забезпечити високу пропускну здатність при вкрай низькому рівні помилок. При цьому, у разі відключення GPS-синхронізації якість роботи мережі знижувалася до неприйнятних величин.

А в ближайшем будущем исследователи планируют использовать более совершенные методы синхронизации, что позволит им сократить количество возникающих в сети случайных значений (шума) и повысить качество ее работы. Так же в существующую сеть будут добавлены новые узлы и специально разработанные устройства-маршрутизаторы, которые превратят всю сеть во множество взаимосвязанных квантовых сетей меньшего масштаба, что уже само по себе является первым прототипом будущего квантового Интернета.