Ученые из Пекинского университета нашли способ создания сетей квантовой связи для передачи данных на большие расстояния

Квантовое распределение ключей (КРК) считается золотым стандартом квантовой связи. Этот метод считается защищенным от взлома, и даже попытки подключиться к сети легко обнаруживаются. Однако эти преимущества КРК также являются его недостатками, поскольку сеть не может обслуживать несколько пользователей одновременно.

Ключевую роль в квантовом распределении ключей играет ряд «доверенных ретрансляторов», которые обрабатывают квантовые ключи на протяжении всего маршрута. Эти узлы также создают потенциальные уязвимости в квантовой сети. Исследователи из Пекинского университета решили отказаться от ретрансляторов.

На стороне сервера исследователи установили супероптическую гребенчатую антенну, которая генерирует сверхстабильные лазерные линии на одной частоте. Этот низкочастотный чип размером меньше ногтя Этот элемент позволяет всем устройствам в сети работать с беспрецедентно точной синхронизацией, отклоняясь от заданной частоты всего на 40 герц.

На клиентской стороне были задействованы 20 независимых квантовых передающих чипов, способных работать попарно подобно телеграфным аппаратам на квантовом уровне. Получая сигнал от центральной гребенки, они кодировали информацию в световые импульсы и отправляли их по стандартному оптоволоконному кабелю.

Длина кабеля, использованного в этой установке, составляла ~230 миль (370 км). В ходе экспериментов исследователи выяснили, что эффективность чиповых модуляторов составляет 97,5 %. Поскольку каждая пара могла передавать данные на расстояние более 230 миль, общая пропускная способность сети из 20 чипов составляла 2300 миль (3700 км).

Исследователи надеются, что их подход поможет создать междугородние квантовые сети, которые смогут обслуживать сотни пользователей без использования ретрансляторов. Что еще важнее, использование в установке стандартного оптоволоконного кабеля показывает, что квантовые сети не потребуют специальных кабелей, что делает их жизнеспособными в долгосрочной перспективе.