Совсем скоро: правительство США планирует провести квантовый Интернет по всему континенту
Аргоннская национальная лаборатория получила $61 млн от Министерства энергетики США на создание квантового Интернета нового поколения.
Бюджетные деньги выделили на три проекта, которые должны стать следующими этапами по разработке систем однофотонной связи. Одним из самых амбициозных можно назвать создание протокола, призванного связать несколько существующих квантовых сетей подобно тому, как это реализовано в обычном Интернете.
Ученые из Аргоннской лаборатории планируют выяснить, как сделать разные квантовые компоненты совместимыми друг с другом, обеспечив при этом надежную передачу информации. У них уже есть квантовая сеть, подходящая для таких испытаний.
Чтобы создать глобальную сеть нового поколения, необходимо провести оптические волокна между городами, но не только. Современные интернет-протоколы, например, TCP/IP, позволяют различным системам беспрепятственно взаимодействовать между собой, и квантовая связь должна обеспечить пользователям те же возможности. Инженерам необходимо сделать так, чтобы квантовый Интернет позволял обрабатывать разные типы данных при помощи популярных устройств, а для этого требуются специфические протоколы связи.
Квантовая сеть в Аргонне
Ученый Мартин Сухара вместе с коллегами из Чикагского Университета и Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне решил разработать протокол, который будет управлять различными типами кодирования квантовой информации. Инженеры изучат, как квантовые состояния преобразуются из одного типа в другой внутри квантовой сети с несколькими отправителями и получателями.
"Квантовый Интернет, конечно, потребует разработки совершенно новой инфраструктуры для обмена информацией", — отметил Сухара. — "Наша команда потратит грантовые средства от Минэнергетики на разработку практических протоколов, которые станут своего рода предшественниками квантового Интернета на нашем континенте".
"Повсеместное внедрение квантовых вычислений создаст новые типы компьютеров и ускорит нашу способность обрабатывать информацию и решать сложные проблемы, такие как изменение климата", — добавила министр энергетики США Дженнифер М. Гранхольм.
Другой проект лаборатории под названием QuEEN-M представляет из себя микроскоп с квантовым эмиттерным электронным наноматериалом, который поможет создавать микроизлучатели для передачи сигналов по квантовым сетям. В теории, такая сеть может потреблять очень мало энергии и работать с минимальной задержкой при помощи крошечных квантовых излучателей, создающих одну-единственную частицу света для передачи данных.
В основе третьего проекта — квантовое хранилище с высокой плотностью. По словам ученых, для хранения данных можно использовать вращение отдельных частиц, которое происходит из-за дефектов в глубине кристалла. Чтобы манипулировать этими частицами, необходимо первым делом вывести дефекты на поверхность кристалла.
"Мы стоим на пороге фундаментальных исследований и разработки квантовых технологий следующего поколения", — заявил руководитель Лаборатории Atomic Quantum Information Surface Science Джеффри Гест.