Исследователи Северо-Западного университета достигли значительного рубежа в области квантовой связи, успешно защитив отдельные частицы света, которые несут квантовую информацию, от воздействия традиционного интернет-трафика. Эта революционная работа ставит под сомнение широко распространенное мнение о том, что квантовая связь требует отдельной инфраструктуры.
Традиционно эксперты считали, что хрупкая природа квантовых сигналов делает их уязвимыми к помехам от тяжелого трафика обычных интернет-данных. Ведущий исследователь Прем Кумар заявил: «Это невероятно захватывающе, потому что никто не думал, что это возможно». Исследование демонстрирует, что квантовые и классические сигналы могут сосуществовать на одних и тех же волоконно-оптических кабелях, прокладывая путь для развития квантовых сетей.
Команда определила менее загруженные «полосы» световых волн и внедрила специализированные фильтры, чтобы защитить квантовые сигналы от шума. Кумар объяснил: «Мы обнаружили, что можем выполнять квантовую связь без помех от классических каналов, которые присутствуют в то же самое время». Этот инновационный подход позволил им провести квантовую телепортацию на расстоянии 30,2 километра (19 миль), одновременно передавая обычные интернет-данные со скоростью 400 гигабит в секунду.
Эксперимент включал трех участников: Алису (отправителя), Боба (получателя) и Чарли (посредника). Алиса подготовила квантовые состояния для передачи, в то время как Боб генерировал пары запутанных фотонов. Через специальный процесс измерения информация была эффективно «телепортирована» от Алисы к Бобу, что продемонстрировало высококачественную квантовую телепортацию даже в условиях классических сигналов, которые были в 150 раз сильнее, чем необходимо для безошибочной связи.
Опубликованное в журнале Optica, это исследование открывает захватывающие новые возможности для улучшенных квантовых приложений в криптографии, сенсорных технологий и сетевых квантовых вычислений. Потенциальная интеграция квантовых сетей с существующей интернет-инфраструктурой может значительно повысить практичность и масштабируемость этих приложений. В будущих планах - расширить эксперименты на более длинные расстояния и протестировать методы в реальных подземных оптических кабелях, что является критическим шагом к превращению квантовой связи в практический инструмент для глобальных сетей.