HEFEI – Изследователски екип от Университета за наука и технологии на Китай (USTC) постигна значителен напредък в областта на мащабируемите квантови мрежи, доближавайки тази трансформативна технология до приложението в реалния свят. Техните забележителни открития са публикувани както в Nature, така и в Science.
Централна цел на науката за квантовата информация е създаването на високоефективни и ултрасигурни квантови мрежи, които изискват разпространение на квантовото заплитане на дълги разстояния – феномен, включващ уникална връзка между частиците. Такова заплитане е от съществено значение за осигуряване на квантово защитена комуникация и свързване на бъдещи квантови компютри. Основна пречка обаче е загубата на сигнал в оптичните влакна, където ефективността на предаване пада драстично с разстоянието, което прави широкомащабните мрежи непрактични.
За да се справи с този проблем, екипът се фокусира върху концепция, известна като „квантов ретранслатор“, който разбива дълга комуникационна връзка на по-къси сегменти, установява заплитане във всеки и след това ги свързва. Основното предизвикателство е, че квантовото заплитане обикновено е твърде краткотрайно, за да издържи времето, необходимо за свързване на сегменти, което пречи на ретранслатора да функционира ефективно.
Екипът на USTC преодоля това основно ограничение, като разработи дълготрайна квантова памет с уловени йони, високоефективен йонно-фотонен интерфейс и експериментален протокол с висока точност. Заедно тези иновации позволиха квантово заплитане, което продължава значително по-дълго от времето, необходимо за установяване на междусегментни връзки.
Според USTC, това е първата в света демонстрация на мащабируем градивен елемент за квантов повторител – критична стъпка към квантови мрежи на дълги разстояния.
В свързан пробив екипът използва подобна технология за генериране на преплитане с висока точност между два отдалечени рубидиеви атома. Възползвайки се от това, те демонстрираха независимо от устройството квантово разпределение на ключове (DI-QKD) за оптични мрежи в градски мащаб за първи път.
DI-QKD се счита за златен стандарт за сигурна комуникация, тъй като неговата сигурност е гарантирана от законите на квантовата физика, независимо от всякакви потенциални дефекти на устройството.
Екипът успешно внедри DI-QKD над 11 километра влакна, разширявайки постижимото разстояние приблизително 3000 пъти над предишните резултати. Те също потвърдиха възможността за генериране на защитени ключове на разстояние от 100 километра, надминавайки предишния международен рекорд с повече от два порядъка.
Изследователите приветстваха тези резултати като основни етапи за Китай в областта на квантовата комуникация и мрежите, сигнализирайки, че квантовите мрежи, базирани на оптични влакна, напредват от теоретична концепция към практическо изпълнение.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта