В мире квантовых технологий свершился настоящий прорыв! Инженеры Пенсильванского университета совершили сенсационное достижение, успешно передав квантовые сигналы по стандартному интернет-соединению с использованием оптоволоконных кабелей в реальных условиях! Их работа, опубликованная в престижном журнале Science, переводит квантовый интернет из области теоретических мечтаний в осязаемую реальность, используя существующую интернет-инфраструктуру. Это эпохальное событие, открывающее новую эру в коммуникациях!
Квантовые сигналы, известные своей хрупкостью, теряют квантовую запутанность при любом измерении, становясь нечитаемыми из-за шума. Однако гениальные инженеры сумели отправить эти сигналы по той же оживленной интернет-инфраструктуре, которая обслуживает стандартные IP-сигналы. Этот подвиг стал возможен благодаря революционному изобретению — Q-Chip, кремниевому чипу Пенсильванского университета, способному координировать традиционные и квантовые сигналы в интернете.
Q-Chip, или Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics, объединяет стандартные и квантовые сигналы в единый пакет, который успешно передается по оптоволоконным линиям города. Этот чип не только отправляет, но и принимает такие сигналы, автоматически корректируя шум без измерения квантовых сигналов — настоящий триумф инженерной мысли!
Квантовые вычисления — это совершенно иной мир по сравнению с традиционной вычислительной техникой. Если обычные компьютеры используют транзисторы, биты и электроны, представляя данные в виде 0 и 1, то квантовые компьютеры оперируют кубитами, которые, благодаря квантовой запутанности, могут находиться в состояниях 0, 1 или бесконечном множестве промежуточных состояний.
Но работа с квантовой запутанностью — это невероятно сложная задача. Как в знаменитом мысленном эксперименте Шрёдингера с котом, который может быть одновременно живым и мертвым, пока не открыт ящик, квантовые частицы сохраняют состояние суперпозиции (ни 0, ни 1) только до момента измерения, после чего теряют свои квантовые свойства. Это делает передачу квантовых сигналов по интернету задачей колоссальной сложности.
«Обычные сети измеряют данные, чтобы направить их к конечному пункту назначения, — объясняет Роберт Броберг, докторант проекта, в интервью Phys.org. — В чисто квантовых сетях это невозможно, поскольку измерение разрушает квантовое состояние». Решение этой проблемы оказалось поистине гениальным: Q-Chip объединяет квантовый сигнал с традиционным световым интернет-сигналом в связке, напоминающей поезд. Стандартный сигнал выступает в роли локомотива, обеспечивающего маршрутизацию, а квантовый сигнал следует за ним, как ценный груз, оставаясь неизмеренным на обоих концах соединения. Эта связка также позволяет корректировать шум: зная, каким должен быть стандартный сигнал, Q-Chip на обоих концах соединения исправляет ошибки в световом сигнале и, по аналогии, корректирует квантовый сигнал. Это просто волшебство науки!
«Демонстрация того, что интегрированный чип может управлять квантовыми сигналами в коммерческой сети, такой как Verizon, используя те же протоколы, что и классический интернет, — это ключевой шаг к масштабным экспериментам и практическому квантовому интернету», — с энтузиазмом заявил Лианг Фэн, старший автор исследования.
Система Q-Chip теоретически способна работать в любой точке оптоволоконной сети Verizon в Филадельфии, где расположен университет, а также в инфраструктуре других мегаполисов. Конечно, для передачи квантовых сигналов на большие расстояния, необходимые для межгородских или глобальных квантовых соединений, потребуются дополнительные исследования. Но этот прорыв уже закладывает фундамент для будущего!
По мере того как квантовые вычисления неуклонно движутся к реальной значимости и практическому применению, это исследование, позволяющее передавать квантовые сигналы по существующей интернет-инфраструктуре, открывает захватывающие горизонты. Что ждет квантовые технологии впереди, остается загадкой, но правительства и корпорации по всему миру соревнуются в гонке за первенство в их практическом внедрении. Q-Chip — это не просто чип, это маяк, освещающий путь к новой эре квантового интернета!
Оригинал
Уникальность
