Наноспутник стал первым шагом к созданию космического квантового интернета
Разработка квантовых компьютеров идёт полным ходом и уже сегодня любой желающий может запускать свои алгоритмы на квантовом процессоре компании IBM. И хотя для создания полноценной вычислительной системы ещё предстоит проделать много работы, учёные всерьёз задумались о следующем шаге в этой области – появлении глобальной квантовой сети.
Исследователи из Великобритании и Сингапура сообщили, что они вывели на орбиту Земли первые компоненты системы, которая может стать предвестником квантового интернета будущего.
Как и современным электронно-вычислительным машинам, квантовым компьютерам будет необходимо общаться между собой. Первые локальные сети уже создаются в разных научных центрах, но сразу стало понятно, что из-за потери сигнала дальность передачи квантовой информации по воздуху или оптоволоконному кабелю ограничена несколькими сотнями километров.
Тогда и появилась идея развернуть квантовый интернет в космосе. По плану узлы, расположенные на Земле будут передавать информацию в запутанных фотонах на орбитальные спутники, которые в условиях отсутствия атмосферы смогут без потерь перенаправить луч с одного аппарата на другой и быстро донести сигнал до компьютера, расположенного на другой стороне земного шара.
Учёные из Национального университета Сингапура и Университета Стратклайда решили проверить, как компоненты квантовой связи перенесут запуск и будут ли работать на орбите. Для этого они поместили компактное устройство, получившее название SPEQS, на борту спутника размером с коробку для обуви и отправили его в космос.
Прибор не может принимать или передавать информацию, а лишь создаёт и измеряет свойства коррелированных пар фотонов. Для этого фотоны из установленного на борту лазера BlueRay проходят через систему кристаллов и зеркал и разбиваются на две части, после чего детекторы определяют свойство каждого компонента пары.
Успешное создание коррелированных фотонов является предшественником получения запутанных фотонов, свойства которых связаны между собой, даже если частицы находятся далеко друг от друга. Именно это явление лежит в основе квантовых вычислений и будущих квантовых коммуникационных сетей.
Результаты эксперимента, описанные в журнале Physical Review Applied, показали, что работы движутся в правильном направлении, и теперь команда планирует запустить ещё несколько спутников, способных производить запутанные фотоны.
В более поздних экспериментах такие аппараты смогут предавать запутанные фотоны на Землю и обмениваться ими между собой. В конечном итоге в космосе должна появиться целая флотилия спутников, связывающих многочисленные станции, расположенные на Земле.
Добавим,что команда под руководством Александра Лина (Alexander Ling) впервые пыталась запустить свой аппарат в космос в 2014 году на грузовом космическом корабле Cygnus, но тогда их планам помешал взрыв ракеты Antares. Интересно, что вскоре после инцидента спутник с первой версией SPEQS был в целости и сохранности найден на близлежащем пляже, и устройство функционирует до сих пор.
