Внутри компании, продающей квантовую запутанность

Кабели под Нью-Йорком кишат запутанными квантовыми частицами света благодаря компании Qunnect, которая уже десять лет работает над созданием невзламываемого квантового интернета.

Мехди Намази хочет продать вам квантовую запутанность.

Он и его коллеги из Qunnect почти десять лет занимались созданием устройств, которые делают обмен квантово-запутанными частицами света, или фотонами, достаточно практичным для использования в системах связи, защищенных от взлома.

В штаб-квартире Qunnect в Бруклине, Нью-Йорк, на больших столах лежат лазеры, линзы, специальные кристаллы и другие крошечные компоненты, которые исследователи используют для управления светом. Все они предназначены для аккуратной упаковки в ярко-пурпурные коробки, а затем отправки другим разработчикам коммуникационных технологий будущего.

На фоне потрясающего нью-йоркского горизонта Намази открывает для меня коробку, в которой находятся электронные компоненты, которые на первый взгляд не кажутся чем-то особенным. Но если сложить несколько таких коробок вместе, получится то, что компания называет стойкой Carina – а стойки Carina способны создавать удивительные квантовые вещи.

В феврале команда Qunnect использовала эти стойки для выполнения «обмена запутанностью» на 17,6 километрах волоконно-оптических кабелей, соединяющих Бруклин и Манхэттен через коммерческий центр обработки данных.

Обмен квантовой запутанностью — это процесс передачи свойства квантовой запутанности от одной пары фотонов к другой. Когда фотоны запутаны, они чрезвычайно чувствительны к любым попыткам вмешательства, что делает практически невозможным скрытое кражу хранящейся в них информации. Благодаря обмену квантовой запутанностью становится возможным распространить это невзламываемое свойство на квантовый интернет на большие расстояния.

В течение нескольких дней сеть Qunnect стабильно обменивалась квантовой запутанностью между 5400 парами фотонов каждый час, работая автономно. В предыдущих лучших экспериментах обмен запутанностью происходил вдвое реже или даже чаще.

Прежде чем рама Карина сможет продемонстрировать свои возможности, необходимо создать запутанные фотоны с помощью отдельного устройства. Я смотрю на сердце этого «источника запутанности» и вижу небольшой стеклянно-металлический ящик, заполненный паром атомов рубидия, на который необходимо воздействовать лазерным светом для получения пар фотонов. Здесь важны мельчайшие детали. Намази рассказывает мне, как его команде удалось увеличить количество создаваемых запутанных фотонов, регулируя угол, под которым лазерные лучи входят в ящик.

После создания пар, стойка Carina передает их по сети оптоволоконных кабелей по всему Нью-Йорку, например, в лаборатории Нью-Йоркского университета и Колумбийского университета.

Намази объясняет, как я мог бы настроить собственную систему обмена запутанными данными, если бы, скажем, мне нужно было отправлять сверхзащищенные сообщения другу. «Если у вас есть две такие стойки [Carina], вы можете начать распределение запутанных данных в течение нескольких часов», — говорит Намази.

Компания Qunnect хранит одну такую стойку в коммерческом центре обработки данных на Манхэттене, которым управляет телекоммуникационная фирма QTD Systems. Когда я спрашиваю об этом Питера Фельдмана из QTD, он повторяет слова Намази: «Мне не нужно ничего знать о квантовой физике». Устройства, поддерживающие передачу запутанных фотонов по сети Qunnect, могут управляться удаленно, и этот процесс может протекать автономно в течение нескольких недель.

Попытки создать невзламываемый квантовый интернет не являются уникальными для Нью-Йорка. Несколько других крупных городов, использующих квантовые сети, существуют по всему миру, в том числе в Хэфэе (Китай) и Чикаго (Иллинойс). В каждом случае еще предстоит проделать работу для раскрытия полного потенциала, включая решение проблемы потери фотонов на больших расстояниях.

Но Намази говорит, что доступ к квантовой запутанности уже может быть полезен. Запутанные фотоны можно смешивать с потоками классического света, несущего информацию, и они действуют как своего рода квантовый датчик, выявляя любые злонамеренные попытки перехватить их.

Еще одно ближайшее применение может заключаться в подтверждении личности человека, с которым вы обмениваетесь конфиденциальной информацией, на основе его местоположения, говорит Александр Гаэта из Колумбийского университета, сотрудничающий с Qunnect. Это также возможно благодаря квантовой природе запутанных фотонов. По словам Джавада Шабани из Нью-Йоркского университета, десятки финансовых учреждений в одном районе Нью-Йорка могли бы извлечь выгоду из таких возможностей. «Как только у вас появится инфраструктура, конечные пользователи придут, и они, вероятно, будут находиться через дорогу».

Хотя квантовый интернет ещё далёк от массового распространения, во время поездки на машине из штаб-квартиры Qunnect в центр обработки данных QTD меня поразило, как много уже работает. Пересекая один из мостов Нью-Йорка, я задумался о том, сколько запутанных фотонов сделали то же самое. Занятые квантовые жители Нью-Йорка, которым нужно куда-то спешить.

Источник: www.newscientist.com