Kvanttiverkot vakaammiksi yhteyksiä lisäämällä

Vaikka lomittuneilla fotoneilla on uskomaton lupaus kvanttilaskentaan ja viestintään, niillä on suuri luontainen haitta. Yhden käyttökerran jälkeen ne yksinkertaisesti vain katoavat.

Mutta Northwesternin yliopiston fyysikot ehdottavat uutta strategiaa viestinnän ylläpitämiseksi jatkuvasti muuttuvassa, arvaamattomassa kvanttiverkossa. Rakentamalla nämä katoavat yhteydet uudelleen tutkijat havaitsivat, että verkko asettuu lopulta vakaaseen - vaikkakin erilaiseen - tilaan.

Tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Northwesternin István Kovács selvittää. "Heti kun kvanttiverkko avataan käyttäjille, se katoaa eli ilman väliintuloa verkko purkautuu nopeasti.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitimme yksinkertaisen käyttäjämallin. Jokaisen viestintätapahtuman jälkeen lisäsimme kiinteän määrän siltoja tai linkkejä kadonneitten solmujen välille. Lisäsimme riittävän suuren määrän linkkejä jokaisen viestintätapahtuman jälkeen, ja säilytimme verkkoyhteyden."

"Klassisessa viestinnässä infrastruktuurilla on tarpeeksi kapasiteettia käsitellä monia, monia viestejä", Kovács sanoi. "Kvanttiverkossa jokainen linkki voi lähettää vain yhden tiedon. Sitten se katoaa."

Ymmärtääkseen paremmin, kuinka verkot käyttäytyvät jatkuvassa muutoksessa, Kovács ja hänen tiiminsä rakensivat yksinkertaistetun mallin käyttäjistä kvanttiverkossa.

Mallintamisen avulla he löysivät tarkan määrän linkkejä lisättäväksi jokaisen viestintätapahtuman jälkeen. Tämä luku on kriittisellä rajalla verkon ylläpidon ja verkon murtumisen välillä. Yllättäen tiimi havaitsi, että kriittinen luku on vain käyttäjien lukumäärän neliöjuuri. Jos käyttäjiä on esimerkiksi miljoona, 1 000 linkkiä on lisättävä uudelleen jokaista verkon kautta lähetettyä kubittia kohden.

"Olisi luonnollista odottaa, että tämä määrä kasvaa lineaarisesti käyttäjien määrän mukaan tai ehkä jopa neliöllisesti, kun mikä käyttäjäparien määrä voi kommunikoida", Kovács sanoi. ”Huomasimme, että kriittinen luku on itse asiassa hyvin pieni murto-osa verrattuna käyttäjien määrään. Mutta jos lisäät sitä vähemmän, verkko hajoaa, eivätkä ihmiset voi kommunikoida."

Kovács uskoo, että nämä tietämys voisi auttaa muita suunnittelemaan optimoidun, vankan kvanttiverkon, joka kestää epäonnistumisia. Uusia linkkejä voitaisiin lisätä automaattisesti, kun muut linkit katoavat, mikä luo joustavamman verkon.

"Klassista Internetiä ei aikanaan rakennettu täysin kestäväksi", Kovács sanoi. "Se ilmeni-syntyi- luonnollisesti teknisten rajoitusten ja käyttäjien käyttäytymisen vuoksi. Sitä ei suunniteltu, se vain tapahtui. Mutta nyt voimme tehdä paremmin kvantti-internetillä. Voimme suunnitella sen varmistaaksemme, että se saavuttaa täyden potentiaalinsa."

Aiheesta aiemmin:

Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille

Tehostusta kvantti-internetille