Kvantti-internetin läpimurto - laboratoriosta reaalimaailmaan

Deutsche Telekom Innovation Laboratoriesin (T-Labs) tutkijat ovat yhdessä kvanttiverkkoyrityksen Qunnectin (US & NL) kanssa saavuttaneet virstanpylvään matkalla kohti kvantti-internetiä: kestävän, korkealaatuisen (99 %) lomittuneiden fotonien lähetyksen esittely 30 kilometriä kaupallisesti käytettävää kuitua pitkin 17 päivän ajan.

Tämä saavutettiin T-Labsin kvanttitutkimuslaboratorion tarjoamalla kuituoptisella testiverkolla Berliinissä, joka kokoaa yhteen johtavat kumppanit eri puolilta tutkimusyhteisöä testaamaan ja tutkimaan viimeisintä tietoliikenneverkkojen kvanttiteknologiaa.

Kenttäkokeissa polarisaatioon lomittuneet fotoneita jaettiin 30 kilometriä pitkälle kuituoptiselle verkolle. Järjestelmä kompensoi automaattisesti verkon muuttuvat ympäristöolosuhteet säilyttäen 99 %:n tarkkuuden. Tämä suorituskyky säilyi yli 17 päivän ajan vain 1 %:n verkon seisokeilla, mikä ylitti aiemmat esittelyt suurkaupunkiverkoissa.

Klassisen ja kvanttiliikennedatan rinnakkaistoiminta

Erillisessä kenttäkokeessa polarisaatioon lomittuneet fotonit reititettiin dynaamisesti useille reiteille, yhteensä 82 kilometriä pituudeltaan, samalla kun niissä kulki klassista dataliikennettä.

Tutkijat osoittivat yli 92 prosentin tarkkuuden. Tämä on pisin osoitus korkean tarkkuuden lomittumisjakaumasta O-kaistalla (1324 nm), multipleksoituna C-kaistan klassisella datalla, kokeilu jollaista on koskaan tehty kaupallisesti käytettäville optisille kuiduille. Tulokset on tällä hetkellä julkaistu arXiv.

Tulevien sovellusten mahdollistaminen hyödyllisten kubittien jakelun avulla

Jotta kvantti-internet voisi tukea sovelluksia suojatun pisteestä pisteeseen -verkkojen lisäksi, on tarpeen jakaa kvanttitietokoneiden, antureiden tai muistien käyttämien lomittuneiden fotonien tai kubittien tyyppejä.

Polarisaatiokubitit, kuten tässä työssä käytetyt, ovat erittäin yhteensopivia useiden kvanttilaitteiden kanssa, mutta niitä on vaikea stabiloida kuiduissa. Tämä menestys on ratkaiseva askel kohti kvantti-internetiä ja osoittaa, kuinka olemassa oleva tietoliikenneinfrastruktuuri voi tukea huomisen kvanttiteknologioita.

Tutkijat odottavat kvanttifysiikan olevan tulevaisuuden verkko. Suuri etu on sen tarjoama korkea turvallisuustaso. Koska heti kun joku yrittää siepata dataa, kvanttihiukkasten tila häiriintyy. Tämä huomataan välittömästi. Tällä hetkellä haasteena on kuitenkin pitää verkon kvanttihiukkaset vakaina. Toistaiseksi vain lyhyiden matkojen siirto on onnistunut laboratoriossa.

Lomittuminen voidaan jo valjastaa kvanttiavainten jakeluprotokolliin, mikä mahdollistaa erittäin turvalliset viestintäyhteydet yrityksille ja valtion laitoksille. Turvallisuuden lisäksi lomittuminen myös tasoittaa tietä tulevaisuuteen suuntautuneille palveluille, kuten satelliittiverkkojen erittäin tarkka aikasynkronointi ja erittäin tarkka tunnistus teollisissa IoT-ympäristöissä, mikä vahvistaa sitoutumistamme tulevaisuuden verkkojen rakentamiseen.

Aiheesta aiemmin:

Erbium-ionit kvanttitoistimien perustaksi

Suora viestintä useiden kvanttiprosessorien välillä

Tuovatko fononi ja fotoni kvantti-internetin?