Квантовые коммуникационные сети обладают потенциалом для значительного повышения безопасности передачи информации, что делает невозможным клонирование или перехват сообщений без обнаружения. Квантовая коммуникация работает с квантовыми битами, или кубитами, которые могут быть физически созданы с использованием атомов, сверхпроводников и даже дефектов в таких материалах, как алмаз. Однако фотоны - отдельные частицы света - являются лучшим типом кубита для квантовой связи на большие расстояния.

Фотоны привлекательны для квантовой связи отчасти потому, что теоретически их можно было бы передавать по существующим волоконно-оптическим телекоммуникационным линиям, которые уже пересекают земной шар. В будущем, вероятно, будут использоваться многие типы кубитов, поскольку источники кубитов, такие как квантовые точки или захваченные ионы, каждый из которых имеет свои преимущества для конкретных применений в квантовых вычислениях или различных типах квантового зондирования. Однако фотоны наиболее совместимы с существующими линиями связи. Новая статья посвящена тому, как сделать квантовую коммуникацию между различными типами кубитов в сети реальностью.

"Это захватывающий шаг к созданию квантовых сетей, которые защитят коммуникации и расширят возможности новых подходов к распределенным вычислениям и обработке изображений", - говорит Николас Вамивакас, профессор оптической физики Мэри К. Уилсон и Джозефа К. Уилсона, возглавлявший усилия Университета Рочестера. "В то время как другие группы разработали экспериментальные квантовые сети, RoQNET уникальна тем, что использует интегрированные квантовые фотонные чипы для генерации квантового света и твердотельные узлы квантовой памяти".

Команды из Университета Рочестера и RIT объединили свой опыт в области оптики, квантовой информации и фотоники, чтобы разработать технологию с фотонно-интегральными схемами, которая могла бы облегчить создание квантовой сети. В настоящее время усилия по использованию волоконно-оптических линий для квантовой связи требуют громоздких и дорогих сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPD), но они надеются устранить этот барьер.

"Фотоны движутся со скоростью света, а их широкий диапазон длин волн позволяет осуществлять связь с различными типами кубитов", - говорит Стефан Пребл, профессор инженерного колледжа Кейт Глисон в RIT. "Наше внимание сосредоточено на распределенной квантовой запутанности, и RoQNET является испытательным стендом для этого".

В конечном счете, исследователи хотят подключить RoQNET к другим исследовательским учреждениям по всему штату Нью-Йорк - Брукхейвенской национальной лаборатории, Университету Стоуни Брук, Исследовательской лаборатории ВВС и Нью-Йоркскому университету.

Исследование проводилось при поддержке Исследовательской лаборатории ВВС.