Физики из Национального института стандартов и технологий США опубликовали в журнале Journal of Optical Communications and Networking результаты эксперимента, в котором квантово-запутанные фотоны прошли 62 километра по обычным надземным кабелям. Это первая демонстрация устойчивой квантовой связи на таком расстоянии не в лабораторной, а в реальной городской среде.
Кабели, использованные в эксперименте, соединяют кампус NIST с Университетом Мэриленда и проходят над землей — они раскачиваются на ветру, меняют длину при перепадах температур и поглощают вибрацию от машин. Все это разрушает квантовую запутанность: состояние, при котором два фотона остаются «связаны» и мгновенно реагируют на изменения друг друга, сколько бы километров их ни разделяло. Чтобы удержать это состояние в хаотичных условиях, команда разработала аппаратуру для компенсации помех в реальном времени.
Системе удалось стабильно передавать от 200 до 1500 запутанных пар фотонов в секунду. На автоматическую коррекцию ошибок уходило лишь 7,2% рабочего времени — все остальное установка отправляла полезный сигнал.
«Я бы назвал это стресс-тестом квантовых сетевых систем. Мы подвергли установку экстремальному испытанию в очень шумной среде. Удивительно, что это вообще сработало», — прокомментировал физик NIST Йичэн Ши, ведущий автор работы. Его коллега Оливер Слаттери участвовал в создании компенсирующей аппаратуры.
Квантовый интернет — сеть, где данные передаются не электрическими сигналами, а запутанными фотонами, — открывает сразу несколько направлений. Такая сеть позволит объединять квантовые компьютеры в кластеры, кратно увеличивая их суммарную мощность; синхронизировать наземные телескопы так, чтобы они работали как единый инструмент; строить системы шифрования, взломать которые означало бы нарушить законы физики. Ключевой вывод эксперимента: прокладывать специальные «квантовые» линии не обязательно — для первых узлов такой сети годится уже существующая волоконная инфраструктура.
Ранее мы рассказывали о том, как ученые разработали новые способы формирования квантового света — структурированных фотонов, способных переносить больше информации в будущих квантовых сетях.