Ученые передали данные квантового и обычного интернета по одному и тому же оптоволоконному каналу, что означает, что будущий квантовый интернет теоретически может использовать существующую инфраструктуру.

Ученые впервые успешно передали квантовые и обычные данные по одному оптоволокну.

Исследование показывает, что квантовые данные в форме запутанных фотонов и обычные интернет-данные, передаваемые в виде лазерных импульсов, могут сосуществовать в одном и том же оптоволоконном кабеле.

Большинство исследований по созданию квантового интернета были сосредоточены на необходимости отдельной инфраструктуры или выделенных каналов для квантовых данных, чтобы избежать помех со стороны «классических» данных. Но эта новая «гибридная» сеть может проложить путь к более эффективной реализации квантовых коммуникаций, позволяя квантовым и обычным данным совместно использовать одну и ту же инфраструктуру. Исследователи представили свои выводы в исследовании, опубликованном 26 июля.

Волоконно-оптические кабели состоят из тонких нитей стеклянных или пластиковых волокон, которые передают данные в виде инфракрасных световых импульсов. Эти волокна передают данные через различные цветовые каналы, каждый из которых соответствует определенной длине волны света.

Ранее исследователи продемонстрировали, что квантовые данные можно передавать по стандартному оптоволоконному кабелю, но этот новый эксперимент знаменует собой первый случай, когда квантовые и обычные данные передаются одновременно по одному и тому же цветовому каналу.

Создание гибридных сетей является сложной задачей, поскольку квантовые данные часто передаются по оптоволоконным кабелям с использованием запутанных фотонов.

Запутанность возникает, когда два кубита — самые основные единицы квантовой информации — связаны таким образом, что информация делится между ними независимо от их взаимоотношений во времени или пространстве. Но запутанность — это чрезвычайно деликатное состояние, которое может быть легко нарушено возмущениями окружающей среды, такими как шум или помехи от других сигналов. Это включает в себя любые данные, разделяющие одну и ту же длину волны на оптоволоконном канале. Это известно как «декогеренция», и разрыв этой связи приводит к тому, что кубиты теряют свое квантовое состояние, что приводит к потере данных.

«Чтобы квантовый интернет стал реальностью, нам нужно передавать запутанные фотоны по оптоволоконным сетям, - заявил в своем заявлении соавтор исследования Михаэль Куэс , глава Института фотоники Ганноверского университета имени Лейбница. - Мы также хотим продолжать использовать оптоволокно для обычной передачи данных».

Чтобы обойти эти проблемы, ученые использовали технику, называемую электрооптической фазовой модуляцией, чтобы точно настроить частоту лазерных импульсов в соответствии с цветом запутанных фотонов. Это позволило передавать оба типа данных в одном и том же цветовом канале, не нарушая квантовую информацию, хранящуюся в запутанных фотонах.

Ученые заявили, что возможность передавать квантовые и обычные данные в одном канале освобождает другие цветовые каналы в оптоволоконном кабеле для большего количества данных. Это станет ключом к тому, чтобы сделать многие приложения квантовых вычислений, такие как сверхзащищенные коммуникации и квантовая криптография, более практичными и масштабируемыми.

Источник: Science Advances