Инженеры из Университета Пенсильвании перенесли квантовую сеть из лаборатории на коммерческие оптоволоконные кабели, применяя тот же протокол (IP), который управляет повседневным веб-трафиком.

Квантовые сигналы основаны на запутанности частиц — особом состоянии, когда изменение одной частицы мгновенно влияет на другую, даже на расстоянии. В отличие от классических сигналов, которые представляют собой потоки обычного света, квантовые состояния разрушаются при измерении. Поэтому исключительно квантовые сети не позволяют маршрутизировать информацию без потери данных.

Чтобы решить эту проблему, авторы работы создали чип Q-Chip (сокращение от Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics — квантово-классический гибридный интернет на фотонной основе). Этот кремниевый чип координирует классические и квантовые сигналы. Классический сигнал посылается впереди квантового. Классический «заголовок» можно измерять для маршрутизации, не затрагивая квантовую часть. Измерение заголовка не разрушает содержимое, но обеспечивает доставку информации.

Тестирование прошло на оптоволоконной сети Verizon кампуса университета. Сеть соединяет два здания кабелем длиной около километра. В реальных условиях с шумом и нестабильностью чип сохранил верность передачи квантовых сигналов выше 97% — это выше порога, необходимого для надёжной квантовой связи.

Авторы разработали метод коррекции ошибок, опирающийся на то, что помехи в классическом заголовке влияют на квантовый сигнал похоже. Поскольку классический сигнал можно измерить без ущерба для квантового, учёные рассчитывают необходимые поправки, не затрагивая квантовое состояние.

Показав, что интегрированный чип может управлять квантовыми сигналами на живой коммерческой сети, такой как Verizon, и при этом использовать те же протоколы, что и классический интернет, мы сделали шаг к экспериментам большего масштаба и практическому квантовому интернету

отметил старший автор работы, профессор материаловедения и электротехники Лян Фэн

Эта демонстрация открывает путь к масштабируемому квантовому интернету на базе сегодняшней инфраструктуры. Квантовый интернет может обеспечить сверхбезопасную связь и сложные вычисления, недоступные обычным сетям. Чип изготовлен из кремния стандартными методами, что позволяет производить его в больших объёмах. Авторы планируют расширить сеть на несколько узлов и серверов для следующих тестов.