Специалисты из Голландии нашли новый подход к созданию более быстрых и стабильных квантовых связей между частицами. Оборудование на основе новой технологии простестировано в квантовой сети из двух узлов. К 2020 г. планируется объединить в подобную сеть несколько крупных городов.

Важный шаг на пути к квантовому интернету
Ученые QuTech, центра исследований квантовых вычислений и сетей на базе Дельфтского технического университета (TUD) и Нидерландской организации прикладных научных исследований (TNO), создали технологию, которая в перспективе может радикально повысить безопасность сетевых соединений, в том числе и интернета.
Исследователям удалось сконструировать устройство, генерирующее квантово-запутанные частицы с высокой частотой. Надежность генератора и защищенность от посторонних шумов позволяет использовать технологию в компьютерных сетях.
К настоящему моменту ученым удалось соединить два узла, находящихся на расстоянии 140 метров друг от друга, образовав тем самым квантовую сеть. Тем не менее, они уверены, что уже к 2020 г. четыре крупнейших голландских города будут объединены квантовой сетью на основе изобретения.

Подробнее о технологии
Чтобы создать сверхбезопасную квантовую сеть, для начала необходимо научиться генерировать пары частиц, обладающих свойством квантовой запутанности. Это значит, что при изменении состояния одной из них или даже попытке измерить ее характеристики, другая также изменяет свое состояние автоматически. Данное свойство позволяет полностью исключить прослушивание сети или внесение изменений в передаваемую информацию при помощи так называемой атаки посредника (MITM – Man in the middle). Ведь если злоумышленник смог присоединиться к квантовой сети и перехватить зашифрованную информацию, об этом стазу же станет известно в силу базовых принципов квантовой механики.
Качественный генератор должен производить пары квантово-запутанных частиц с достаточной частотой и степенью надежности, «по требованию». Сформированные пары не должны терять своих свойств до достижения очередного узла в сети.
Именно стабильность квантового соединения представляла собой одну из основных проблем технологий квантовых сетей.

Изобретение голландских ученых представляет собой пару чипов на основе алмаза, электроны в которых находятся в состоянии квантовой суперпозиции (смешения нескольких состояний). При прохождении лазера через такую структуру возникает фотон (частица света), связанный (благодаря квантовой запутанности) с электроном. Соединение двух подобных фотонов с помощью полупрозрачного зеркала и попытка их измерить оказывают влияние на оба связанных с фотонами электрона. Сам факт фиксации «объединенного» фотона говорит об успешности произведенного связывания пар фотон-электрон.
Однако же велик шанс того, что в процессе фотоны не достигнут цели и «потеряются». Для повышения надежности генератора исследователи прибегнули к методу «сборочного конвейера». На первом этапе лазер многократно пропускается через кристалл, пока не будет зафиксирована связь между парами частиц. Затем пары облучаются слабыми электромагнитными импульсами микроволнового диапазона каждую десятую долю секунды для предотвращения потери связей.
Подобный подход позволяет разработанной установке производить до 39 связанных пар частиц в секунду, лишь пять из которых окажутся ненадежными и лишатся связи. Таким образом, генератор обладает эффективностью свыше 50%, чего, вполне достаточно для создания квантовых сетей.

Проект Huawei и Telefonica
Специалисты из Дельфта не единственные, кто озабочен безопасностью сетей и активно экспериментирует с квантовыми технологиями.
Telefonica и Huawei 14 июня 2018 г. провели успешные испытания собственных технологий квантового шифрования.
В то время, как их конкуренты сфокусированы на максимизации производительности квантовых криптографических систем, Telefonica и Huawei больше заинтересованы в возможности использовать уже имеющуюся инфраструктуру. Именно поэтому для проведения тестов Telefonica предоставила собственные оптоволоконные линии в Мадриде, где в трех локациях неподалеку от станций метро было установлено оборудование Huawei, произведенное в мюнхенской исследовательской лаборатории компании.

Источник: cnews.ru