Фотоны против хакеров: под асфальтом Нью-Йорка развернулся квантовый лабиринт

В декабре прошлого года под улицами Нью-Йорка развернулся уникальный квантовый эксперимент . На протяжении 15 дней фотоны света путешествовали по подземной сети, простирающейся от Бруклинской военно-морской верфи до района Корона в Куинсе. Квантовая сеть протяженностью 34 километра – тестовая платформа компании Qunnect на под названием GothamQ.

Исследователи использовали существующую оптоволоконную инфраструктуру города, но вместо обычных фотонов передавали запутанные поляризованные частицы света. Фотоны находились в квантовом состоянии, что и сделало эксперимент поистине революционным.

Мехди Намази, главный научный сотрудник Qunnect, сравнил значимость их работы с изобретением интернета. По его словам, сложно предсказать все возможные применения технологии, но потенциал ее огромен. Команда генерировала пары фотонов с помощью паровой ячейки рубидия-87. Эти пары обладали взаимозависимыми свойствами и использовались как кубиты — частицы информации, которые лежат в основе квантовых вычислений.

Впечатляющим достижением стала скорость передачи: через систему проходило полмиллиона пар фотонов в секунду. За все время эксперимента было передано 648 миллиардов пар фотонов. Это в разы превышает результаты предыдущих подобных опытов, где скорость достигала лишь 10-20 тысяч пар в секунду.

Особенность фотонов заключается в их способности переносить квантовую информацию при комнатной температуре. Благодаря этому исследователи смогли использовать обычную городскую инфраструктуру, а не специально оборудованную лабораторию. Сеть работала с впечатляющей стабильностью — 99,84% времени эксперимента. Причем его завершение было обусловлено не техническими проблемами, а лишь необходимостью перейти к следующим задачам проекта.

Инновационным решением стало использование коротких пауз в работе квантовой сети. В миллисекундные промежутки через систему пропускались импульсы классического света. Они служили своеобразными маркерами, позволяющими оценивать состояние оборудования и выявлять возможные помехи.

Ученые стремились создать надежную и стабильную систему распределения квантовой запутанности, которая могла бы найти применение в реальном мире. Ближайшие перспективы использования технологии лежат в области кибербезопасности. Квантовая передача данных обещает стать практически неуязвимой для хакерских атак, так как любое вмешательство в систему обнаруживается мгновенно. Однако до широкого практического применения еще далеко. Намази сравнил текущую скорость передачи данных с dial-up интернетом, отметив, что она в 10 раз выше, но все еще далека от современных стандартов.