Инженеры Пенсильванского университета добились значительного прорыва, успешно интегрировав квантовые сигналы в коммерческие оптоволоконные сети, используя стандартный протокол Интернета (IP). Это достижение, опубликованное в журнале Science, демонстрирует возможность передачи квантовых сигналов по той же инфраструктуре, что и классические данные, открывая путь к будущему «квантовому интернету». Команда провела испытания своего подхода на оптоволоконной сети Verizon в Филадельфии.
Разработанный ими кремниевый чип, получивший название «Q-Chip» (Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics), координирует квантовые и классические данные, достигая более чем 97% точности передачи. Этот чип использует те же протоколы, что и современный интернет, что является ключевым фактором для развития практического квантового интернета. Появление такой сети обещает ультрабезопасные коммуникации и продвинутые приложения в таких областях, как искусственный интеллект и разработка лекарств.
Интеграция квантовых сигналов с классическими данными на одной и той же инфраструктуре представляет собой важный шаг к внедрению квантовых технологий в существующие сети. Этот прорыв подчеркивает потенциал квантового интернета для революционизации безопасности данных и открытия новых горизонтов в различных технологических сферах.
Квантовый интернет, по сути, является развитием классического интернета, но с акцентом на безопасную и быструю передачу данных с использованием квантовых явлений, таких как запутанность и суперпозиция. Скорость передачи данных в таких сетях пока остается скромной, около 10 килобит в секунду, но исследователи работают над увеличением этого показателя до гигагерцового диапазона путем модификации материалов чипов. Это позволит обслуживать тысячи узлов без заметных задержек.
Квантовые сети, в отличие от традиционных, сталкиваются с проблемой разрушения квантового состояния при измерении. Команда из Пенсильванского университета обошла это ограничение, создав гибридный чип, где классический сигнал предшествует квантовому, служа своего рода «локомотивом» для маршрутизации без нарушения целостности квантовой информации. Этот подход, сравнимый с железнодорожным составом, где классический заголовок ведет квантовый груз в герметичных вагонах, обеспечивает надежную доставку данных.
Разработка кремниевого чипа с использованием проверенных технологий делает возможным его массовое производство, что упрощает масштабирование технологии. Потенциал квантового интернета огромен: он не только обеспечит беспрецедентный уровень безопасности, но и позволит объединять квантовые компьютеры по всему миру, решая задачи, недоступные современным суперкомпьютерам. Это открывает двери для создания более совершенного искусственного интеллекта, ускоренной разработки лекарств и новых материалов.
Ожидается, что к 2032 году глобальный спрос на технологии квантовой связи превысит 8 миллиардов долларов, что свидетельствует о стремительном росте этой отрасли. Переход на квантово-устойчивые решения становится приоритетом для обеспечения информационной безопасности как для государств, так и для бизнеса, особенно в свете потенциальной уязвимости традиционных методов криптографии перед квантовыми компьютерами.