Vědci budují kvantovou síť na základě prvního zapletení

Umělcův dojem kvantové sítě tří uzlů. Půjčka pro Matteo Pompili QuTech

QuTech, skupina vědců v Nizozemsku, oznamuje realizaci první víceuzlové kvantové sítě připojením tří kvantových procesorů. Kromě toho dosáhli demonstrace principiálních důkazů klíčových kvantových síťových protokolů. Jejich objevy jsou důležité pro budoucnost kvantového internetu a byly nyní publikovány Věda:,

Kvantový internet

Síla internetu spočívá v tom, že umožňuje jakémukoli ze dvou počítačů na Zemi vzájemně se spojit, což umožňuje, aby se aplikace nevysypaly, když byly vytvořeny před desítkami let. Vědci v mnoha laboratořích po celém světě dnes pracují na prvních verzích kvantového internetu – síti, která může spojovat dvě kvantová zařízení na libovolnou vzdálenost, jako jsou kvantové počítače nebo senzory. Zatímco dnešní internet distribuuje informace v bitech (které mohou být 0 nebo 1), budoucí kvantový internet bude používat kvantové bity, které mohou být současně 0 և 1. „Kvantový internet otevře zcela novou řadu aplikací, od nepřerušené komunikace přes cloud computing s úplným soukromím uživatelů až po přesné měření času,“ řekl Mateo Pompili, doktorand a člen výzkumného týmu. „A stejně jako internet před 40 lety existuje mnoho programů, které nyní nemůžeme předvídat.“

Práce na kvantovém uzlu

Vědci pracují na jednom z uzlů kvantové sítě, kde zrcadla a filtry směrují laserový paprsek na diamantový čip. Půjčka: Marieke de Lorijn pro QuTech

Připojení všude

První kroky směrem ke kvantovému internetu byly učiněny v posledním desetiletí propojením dvou kvantových zařízení s přímým fyzickým připojením. Schopnost přenášet kvantové informace mezilehlými uzly (analogové směrovače na klasickém internetu) je však nezbytná pro vytvoření rozsáhlé kvantové sítě. Mnoho slibných kvantových internetových aplikací se navíc spoléhá na propletené kvantové bity, které budou distribuovány na více uzlech. Zapletení je kvantový jev, který v zásadě váže částice dohromady na malé, i dlouhé vzdálenosti. Poskytuje kvantovým počítačům enormní výpočetní výkon – je to základní zdroj pro výměnu kvantových informací o budoucím kvantovém internetu. Vědecky vědom své kvantové sítě v laboratoři, výzkumný tým QuTech ve spolupráci s TNO արանի University of Delft, jako první spojil dva kvantové procesory prostřednictvím mezilehlé smyčky և, aby vytvořil společnou složitost více samostatných kvantových procesorů.

https://www.youtube.com/watch?v=nkLPsJPxad0:
První elementární kvantová síťová animace na světě. Půjčka Slimplot pro QuTech

Provoz kvantové sítě

Počáteční kvantová síť se skládá ze tří kvantových uzlů v určité vzdálenosti od stejné budovy. Aby tyto uzly fungovaly jako skutečná síť, museli vědci vymyslet novou architekturu, která umožňuje váhám pohybovat se za jeden prsten. Střední uzel (zvaný Bob) má stejné fyzické spojení jako vnější uzel (zvaný Alice և Charlie), což umožňuje složité připojení ke každému z těchto uzlů. Bob je vybaven extra kvantovým bitem, který lze použít jako paměť, což vám umožní udržovat dříve vytvořený kvantový odkaz, dokud nebude navázáno nové spojení. Po založení Alice-Bobových kvantových vazeb և Po založení Bob-Charlieho Bobova sada kvantových operací transformuje tyto odkazy na Alice-Charlie Quantum Ties. Alternativně provedení další sady Bobových kvantových operací vytvoří zapletení mezi všemi třemi uzly.

Matteo Pompili a Sophie Hermans

Komponenty Mateo Pompili (vlevo) և Sophie Hermans (vpravo), oba postgraduální studenti Ronalda Hansona, v jednom z uzlů kvantové sítě. Půjčka: Marieke de Lorijn pro QuTech

Připraveno k dalšímu použití

Důležitým rysem minulosti je, že signalizuje úspěšné dokončení těchto (interních pravděpodobnostních) protokolů signálem „flag“. Takový signál je pro měřítko důležitý, protože tolik protokolů na budoucím kvantovém internetu bude muset být sloučeno. „Jakmile jsme usazeni, dokázali jsme udržet rozvíjející se státy pohromadě tak, že jsme je chránili před hlukem,“ řekla další členka týmu Sophie Hermansová. „To znamená, že v zásadě můžeme tyto stavy použít pro distribuci kvantových klíčů, kvantové výpočty nebo jakýkoli jiný další kvantový protokol.“

Kvantový internetový senzor

Tato první kvantová síť založená na zapletení poskytuje vědcům jedinečný testovací případ pro kvantové internetové vybavení, software, vývoj protokolů a testování. „Budoucnost kvantového internetu bude sestávat z nespočetných kvantových zařízení, mezilehlých uzlů,“ řekl Ronald Hanson, který vedl výzkumný tým. „Partneři QuTech již zkoumají budoucí kompatibilitu se stávajícími datovými infrastrukturami.“ Současný přístup založený na principu důkazu principu bude včas testován mimo stávající laboratoř telekomunikačních vláken na kvantovém internetovém demonstrátoru QuTech, jehož první spojení metrem je naplánováno na rok 2022.

Vrstvy vyšší úrovně

V laboratoři se vědci zaměří na přidání dalších kvantových bitů do jejich tříuzlové sítě a přidání softwarových a hardwarových vrstev na vyšší úrovni. Pompil. „Jakmile budou všechny vrstvy rozhraní pro správu nejvyšší úrovně vyvinuty tak, aby fungovaly po průchodu jednou, bude každý schopen psát a spouštět síťovou aplikaci, aniž by pochopil, jak fungují lasery a krystaly. To je konečný cíl. “

Odkaz. Autor M. Pompili, SLN Hermans, S. Baier, HKC Beukers, PC Humphreys, RN Schouten, RFL Vermeulen, MJ Tiggelman, L. dos Santos Martins, B Dirkse, S. Wehner a R. Hanson, 16. dubna 2021, Věda:,
DOI: 10.1126 / science.abg1919:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.