Наука стучит в квантовый барабан: что даст начало сверхбыстрому интернету будущего

Исследователи из Копенгагенского университета сделали важный шаг на пути к созданию сверхбыстрого и сверхбезопасного интернета будущего. Они разработали новый способ создания квантовой памяти с использованием небольшого барабана из специального материала. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Physical Review Letters .

Мембрана устройства способна преобразовывать световые импульсы, несущие квантовые данные, в звуковые колебания, которые позволяют сохранять информацию в квантовом состоянии. При необходимости барабан может восстановить сигналы и передать их с помощью новых источников света.

Обычно при передаче информации между квантовыми компьютерами на большие расстояния сигнал быстро теряется из-за шумов в линиях связи. Для простых компьютерных сетей эта проблема решается усилением потока на промежуточных станциях. Но для квантовых вычислений такой метод не подходит — он потребует перевода данных в классический двоичный формат, что неизбежно приведет к потере их характеристик и уязвимости к кибератакам.

Барабан же будет напрямую принимать и передавать сигналы, сохраняя их первоначальное состояние. Таким образом, скорость вычислений можно будет распространить на целые квантовые сети и интернет.

Предыдущие эксперименты показали, что в барабане информация может оставаться в квантовом состоянии в течение довольно длительного времени — до 23 миллисекунд. Это намного больше, чем требуется для практического использования, и внушает ученым оптимизм относительно перспектив технологии.

Разработка также обладает важным преимуществом по сравнению с альтернативными подходами, основанными на манипуляциях с атомами.

«Недостаток атомных систем в том, что мы не можем самостоятельно регулировать поведение самих атомов или частоту света, с которым они взаимодействуют, — отмечает профессор Альберт Шлиссер, соавтор исследования. — Напротив, наша механическая система предоставляет гораздо большую гибкость. Мы можем свободно экспериментировать и настраивать ее параметры».

Кроме того, барабан обладает рядом практичных возможностей. Он обеспечивает низкую потерю сигнала, может работать с широким спектром частот, включая используемые в современных оптоволоконных сетях.

«Мы представляем это исследование на довольно ранней стадии, — говорит профессор Шлиссер. — Квантовые вычисления и квантовые коммуникации все еще находятся в начале своего развития. Но учитывая достигнутое нами время хранения данных в квантовой памяти, можно предположить, что квантовый барабан когда-нибудь будет использоваться в качестве своего рода оперативного запоминающего устройства. И это стало бы по-настоящему революционным достижением».