В лабораториях давно испытывают совместную работу отдельных квантовых «процессоров» — сверхпроводящих и других кубитов — но для настоящей сети из квантовых систем необходимо также создать промежуточные узлы для обеспечения согласованной распределённой работы. Это станет основой квантового интернета, первый решительный шаг в направлении которого на днях сделали учёные из Нидерландов.

Трёхузловая квантовая сеть Интернет в представлении художника. Источник изображения: Matteo Pompili for QuTech

Исследователи в пределах лаборатории создали три квантовых узла — условно говоря, два однопроцессорных квантовых компьютера и один квантовый маршрутизатор. Маршрутизатор содержал второй кубит, играющий роль квантовой памяти. Квантовая запутанность устанавливалась последовательно между кубитом первого компьютера и кубитом маршрутизатора, после чего она запоминалась в кубите-памяти маршрутизатора, затем кубит маршрутизатора запутывался с кубитом второго компьютера и, наконец, совершалась запутанность между кубитами обоих компьютеров. Анимация ниже даёт примерное представление о работе квантовых узлов.

Важной особенностью эксперимента стало то, что после установления прямой запутанности между двумя квантовыми «компьютерами» сеть смогла сгенерировать «флаг» состояния. Это означает, что появилась основа для создания протоколов и масштабирования квантового интернета. «После создания [запутанности] мы смогли сохранить возникающие запутанные состояния, защищая их от шума, — сказала один из исследователей Софи Херманс (Sophie Hermans). — Это означает, что в принципе мы можем использовать эти состояния для квантового распределения ключей, квантовых вычислений или любого другого последующего квантового протокола».

Отчёт о работе учёные опубликовали в издании Science. Исследование проведено в центре QuTech, созданном Делфтским технологическим университетом (TU Delft) и Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO). Также напомним, что с QuTech активно работает компания Intel, хотя в данном эксперименте, скорее всего, оборудование Intel не использовалось (компания не занимается кубитами на фотонных ловушках, а в опыте были использованы оптические кубиты).

Авторы исследования. Источник изображения: Marieke de Lorijn for QuTech

В лаборатории исследователи сосредоточатся на добавлении большего количества квантовых битов в свою трёхузловую сеть, а также на добавлении программных и аппаратных уровней более высокого уровня. «После того, как будут разработаны все высокоуровневые уровни управления и интерфейса для работы сети, любой сможет писать и запускать сетевое приложение без необходимости понимать, как работают лазеры и криостаты. Это конечная цель», — сказал другой автор исследования Маттео Помпили (Matteo Pompili).

Добавим, первую распределённую городскую квантовую сеть Интернет в Амстердаме построят в следующем году. Проект стартовал чуть больше года назад, но это уже другая история.

Источник: 3dnews.ru