Фотони срещу хакери: под асфалта в Ню Йорк се разгръща квантов лабиринт

Платформата GothamQ – 34 километра проводници и защита на данните със скоростта на светлината.

През декември миналата година под улиците на Ню Йорк се разигра уникален квантов експеримент. В продължение на 15 дни фотони светлина преминаваха през подземна мрежа, простираща се от Бруклинския флотски двор до квартал „Краун“ в Куинс. Квантовата мрежа, дълга 34 километра, е тестовата платформа на Qunnect, наречена GothamQ.

Изследователите са използвали съществуващата оптична инфраструктура на града, но вместо обикновени фотони са изпращали заплетени поляризирани частици светлина. Фотоните са били в квантово състояние, което е направило експеримента наистина революционен.

Мехди Намази, главен учен на Qunnect, сравнява значението на тяхната работа с изобретяването на интернет. Според него е трудно да се предвидят всички възможни приложения на технологията, но нейният потенциал е наистина огромен. Екипът генерира двойки фотони, използвайки камера с пари на рубидий-87. Тези двойки имат взаимозависими свойства и се използват като кубити – частиците информация, които са в основата на квантовите изчисления.

Впечатляващото постижение е скоростта на предаване: половин милион двойки фотони в секунда преминават през системата. През цялото време на експеримента са били предадени 648 милиарда двойки фотони. Това е многократно повече от резултатите на предишните подобни експерименти, при които скоростта достигаше едва 10-20 хил. двойки в секунда.

Спецификата на фотоните е способността им да пренасят квантова информация при стайна температура. Благодарение на това изследователите са успели да използват обикновената градска инфраструктура, а не специално оборудвана лаборатория. Мрежата е работила с впечатляваща стабилност – 99,84% от времето на експеримента. И приключването му не се дължало на технически проблеми, а само на необходимостта да се премине към следващите задачи на проекта.

Най-иновативното решение в този експеримент е използването на кратки паузи в работата на квантовата мрежа. През милисекундни интервали през системата са преминавали импулси от класическа светлина. Те са служели като своеобразни маркери, позволяващи да се оцени състоянието на оборудването и да се идентифицират евентуални смущения.

Учените са се стремили да създадат надеждна и стабилна система за разпределение на квантовото заплитане, която би могла да намери приложение в реалния свят. Непосредствените перспективи пред технологията са в областта на киберсигурността. Квантовият пренос на данни на практика е неуязвим за хакерски атаки, тъй като всяка намеса в системата се открива мигновено. Въпреки това широкото практическо приложение все още е далеч. Намази сравнява сегашната скорост на предаване на данни с dial-up интернет, като отбелязва, че тя е 10 пъти по-бърза, но все още е далеч от съвременните стандарти. Но това е едно впечатляващо постижение, за което със сигурност ще разберем още много.