Квантовый интернет идет: что, как, когда и каким образом?

Квантовый интернет может стать первой квантовой информационной технологии, войдет в нашу повседневную реальность. Исследователи QuTech в Дельфте, Нидерланды, опубликовали целый обзор такой технологии и ее возможностей.

Она описывает шесть фаз, начиная с простых сетей кубитов , которые уже позволяют обеспечить безопасность квантовых коммуникаций — фазу, которая может стать реальностью в ближайшем будущем. Разработка, в итоге, заканчивается сетями квантовых компьютеров. На каждом этапе появляются новые программы, например, чрезвычайно точная синхронизация часов или интеграция различных телескопов на Земле в один виртуальный «супертелескоп».

Революционный, надежный и непонятный квантовый интернет

Квантовый интернет произведет революцию в технологиях связи, используя такие явления квантовой физики, например, запутанность . Исследователи работают над технологией, позволяющей передавать квантовые биты между любыми двумя точками на Земле. Такие квантовые биты могут быть одновременно «0» и «1» и, кроме того, могут быть «запутанными»: их судьбы объединены таким образом, что операция на одном из кубитов мгновенно влияет на состояние другого, где бы они ни были в Вселенной.

Разница между классическим и квантовым регистром

Это создает два последствия, которые являются доказательно недосягаемыми для сегодняшнего понимания Интернета как системы. Первый заключается в том, что запутанность позволяет улучшить координацию между удаленными объектами. Именно этот аспект и может помочь получить супертелескоп . Кроме того, по своей сути запутанность — это дополнительная безопасность. Если два квантовых бита максимально запутанные, то ничто другое во Вселенной не может иметь какой-либо доли в этой запутанности. Эта функция делает запутанность уникальной для приложений, требующих высокой безопасности и конфиденциальности.

Исследователи QuTech в сотрудничестве с Делфтским технологическим университетом и Нидерландской организацией прикладных научных исследований TNO, установили этапы развития квантового Интернета , отличающиеся технологическими возможностями.

Самая низкая степень квантовой сети — сеть подготовки и измерения. Она открывает путь для передачи квантовых битов между любыми двумя узлами сети: один квантовый бит за один раз. Этого будет достаточно для поддержания многих криптографических приложений квантовой сети. Высшая стадия является долгосрочная цель подключения больших квантовых компьютеров, на которых можно будет запускать и выполнять произвольные квантовые алгоритмы и программы.

«Эта работа устанавливает столь необходимый общий язык между высоко междисциплинарным направлением физики, информатикой и инженерией квантовой сети.»

— пояснил соавтор проекта Рональд Хенсон.

Ожидается, что первые настоящие квантовые сети, которые позволяют осуществлять сквозную передачу квантовых битов, будут реализованы в ближайшие годы. Этот этап станет началом крупномасштабного квантового Интернета, на который мы все ждем.