Kvantiniai tinklai, kurie dalijasi informacija per dalelių kvantines būsenas, yra ypač saugūs. Pavyzdžiui, dėl kvantinės fizikos savybių šių būsenų perduodami pranešimai negali būti slapta kopijuojami. Dėl to visame pasaulyje jau sukurta keletas kvantinių ryšių tinklų.
Tačiau pilnai kvantinis internetas dar nėra sukurtas – nes nežinome, kaip pagaminti kai kuriuos jo veikimui būtinus įrenginius. Užuot laukusi, kol bus atsakyti visi neišspręsti klausimai, JAV Gynybos pažangiųjų tyrimų projektų agentūra (DARPA) pradėjo programą, skirtą nustatyti artimiausius privalumus, kuriuos duotų esamų ryšių tinklų kvantinis tobulinimas.
Pirmiausia agentūros tikslas yra nustatyti kvantinius papildymus, kurie bus praktiški ir naudingi artimiausioje ateityje, sako DARPA Kvantiniu būdu papildyto tinklo („QuANET“) programos vadovė Allyson O’Brien. „Mes negalime iš karto viską padaryti kvantiniu“, – teigia ji.
Rugpjūtį „QuANET“ komanda susirinko į hakatoną, kurio kulminacija tapo konkretus demonstratorius: specialioje kvantinėje būsenoje esantis šviesos spindulys buvo panaudotas vaizdams – pvz., DARPA logotipui ir paprastam katės paveikslėliui – perduoti. Geriausiu atveju šis ankstyvas kvantiniu būdu papildyto tinklo bandymas pasiekė pakankamai didelį bitų perdavimo greitį, kad būtų galima transliuoti aukštos raiškos vaizdo įrašus.
A. O'Brien sako, kad šio demonstratoriaus kvantinės būsenos yra tik vienas iš daugelio kvantinių reiškinių, kuriuos tiria „QuANET“ programa. Mokslininkai taip pat dirba su „hipersupynimu“ (angl. hyperentanglement), kai kelios šviesos savybės būtų vienu metu susietos per neišardomą kvantinio supynimo ryšį. Preliminarūs matematiniai modeliai rodo, kad hipersupynimas gali padėti užkoduoti informaciją į mažesnį šviesos signalų skaičių, sumažinant kvantiniam tinklui reikalingus išteklius.
Kita vertus, komanda tiria galimybę, kad jų tinkle šviesa būtų ne pilnai kvantinė, bet kvantinėms būsenoms panaši. Tai reiškia, kad šviesa būtų aprūpinta kai kuriomis kvantinių būsenų savybėmis, nekeičiant jos fizinių savybių.
„QuANET“ mokslininkai taip pat kuria kvantinio tinklo sąsajos plokštę – komponentą, kuris gali būti prijungtas prie ryšio įrenginių, kad jie galėtų perduoti ir priimti kvantinius signalus.
Yra daug neatsakytų klausimų apie tai, kiek šios intervencijos gali būti naudingos ir kokiuose tinklo projektavimo etapuose bei lygmenyse jas geriausia taikyti. Tačiau A. O'Brien sako, kad „QuANET“ suburia kvantinius fizikus, elektros inžinierius ir tinklo specialistus, kad šie klausimai būtų atsakyti kuo realistiškiau.
„Kvantiniai tinklai neišspręs visų problemų“, – sako Josephas Lukensas iš Purdue universiteto JAV. Jie yra pranašesni tik kai kuriose užduotyse, o efektyviausias jų naudojimo būdas vis tiek apims kai kuriuos tradicinius tinklo įrenginius. „Ateityje kvantiniai tinklai turės būti automatiškai integruojami su klasikiniais tinklais“, – sako J. Lukensas. Jo nuomone, tai daro tokias programas kaip „QuANET“ vertingas, nepaisant visų klausimų apie tai, kaip kvantiniu būdu patobulinti jau turimą labai gerai išvystytą ir visur paplitusią interneto infrastruktūrą.
Būtų didelis pasiekimas, jei programa sukurtų sistemą, kurioje vartotojai kartais galėtų perjungti savo įrenginius į ypač saugų „kvantinį režimą“. Tokiu būdu mes visi galėtume pasinaudoti šiais patobulinimais, neturėdami jokios žinios apie kvantinės fizikos dėsnius, sako J. Lukensas.
Parengta pagal „New Scientist“.