Новый подход поможет квантовым сетям поддерживать больше пользователей без потери данных. Подробности о новом квантовом переключателе сообщают исследователи из Purdue University. Когда квантовые компьютеры станут более мощными и широко распространенными, им потребуется надежный квантовый интернет для связи. Инженеры Purdue University обратились к проблеме, которая препятствуют разработке квантовых сетей.

Метод, продемонстрированный в статье, опубликованной в журнале Optica, заложит основу доступа в интернет квантовым компьютерам, датчикам и других технологий.

Команда развернула программируемый переключатель, чтобы регулировать объем данных, поступающих каждому пользователю, путем выбора и перенаправления длин волн света, несущих различные каналы данных. В итоге это позволило увеличить количество пользователей без увеличения потерь фотонов по мере увеличения сети.

Дело в том, что если фотоны теряются, квантовая информация теряется. Обычно это происходит, когда фотоны преодолевают большие расстояния по волоконно-оптическим сетям.

В новом исследовании ученые показали способ выполнения маршрутизации по длине волны с помощью всего лишь одного устройства — переключателя, избираемого по длине волны. Он позволит построить сеть из 12–20 пользователей, а может быть и больше. Предыдущие подходы требовали физической замены десятков фиксированных оптических фильтров, настроенных на отдельные длины волн. В итоге регулирование связи между пользователями становилось практически нецелесообразной, а потеря фотонов — более вероятной.

Вместо того, чтобы добавлять эти фильтры каждый раз, когда новый пользователь присоединяется к сети, инженеры могут просто запрограммировать переключатель, выбирающий длину волны. Это направит длины волн передачи данных каждому новому пользователю. В итоге эксплуатационные расходы и затраты на обслуживание снижаются, а квантовый интернет становится более эффективным.

Переключатель выбора длины волны также может быть запрограммирован на регулировку полосы пропускания в соответствии с потребностями пользователя. С фиксированными оптическими фильтрами это попросту невозможно. Некоторые пользователи могут использовать приложения, которым требуется большая пропускная способность, чем другим. Например, при просмотре шоу через веб-службу потоковой передачи используется большая пропускная способность, чем при отправке электронной почты.

Для квантового интернета формирование связей между пользователями и регулировка пропускной способности означает распределение запутанности, способность фотонов поддерживать фиксированные квантово-механические отношения друг с другом. Все должно работать независимо от того, насколько далеко они могут быть друг от друга для соединения пользователей в сети. Запутанность играет ключевую роль в квантовых вычислениях и квантовой обработке информации.