Quantum internet inci lebih dekat berkat chip baru-ini membantu menyorot sinyal kuantum di atas kabel serat optik dunia nyata
Para ilmuwan telah mengirim sinyal kuantum di atas kabel serat optik standar menggunakan konektivitas yang sama yang memberi daya pada web saat ini, dalam apa yang bisa menjadi langkah besar menuju internet kuantum yang berfungsi.
Dalam sebuah studi yang diterbitkan 28 Agustus di jurnal SainsPara peneliti menggunakan chip kuantum yang dibuat khusus untuk mengemas data kuantum di samping sinyal optik standar dan mengirimkannya melalui infrastruktur komersial.
“Tidak seperti percobaan sebelumnya yang membutuhkan pengaturan terisolasi, berbasis laboratorium atau infrastruktur khusus, pendekatan ini mengintegrasikan komunikasi kuantum ke dalam jaringan dunia nyata untuk pertama kalinya,” penulis studi senior Liang FengProfesor Sains Material dan Teknik Listrik di University of Pennsylvania, mengatakan kepada Live Science dalam email.
“Q -chip kami memungkinkan kontrol sinyal kuantum dan sinyal klasik, sehingga mereka bepergian bersama di atas kabel serat optik yang sama, menggunakan protokol internet standar.”
Mengapa internet tidak dapat mengirim data kuantum?
Data kuantum dibawa oleh qubit – Unit dasar informasi kuantum. Tidak seperti bit komputer klasik, yang direpresentasikan sebagai 0 atau 1, qubit dapat ada di a superposisi dari kedua negara bagian.
Qubit juga bisa menjadi terjeratyang berarti keadaan seseorang secara simbiotik terkait dengan keadaan orang lain, tidak peduli seberapa jauh mereka. Properti ini memungkinkan Komputer kuantum Untuk melakukan perhitungan jauh di luar jangkauan komputer konvensional – secara paralel daripada secara berurutan.
Namun, sifat -sifat yang sama ini juga membuat data kuantum terkenal rapuh. Status kuantum Runtuh ketika mereka diamati atau diukur, membuat informasi kuantum sangat sulit untuk dikerjakan. Dalam internet klasik, lalu lintas diarahkan oleh router yang membaca dan menafsirkan informasi saat bergerak melalui jaringan. Ini tidak dapat dilakukan dengan partikel kuantum tanpa menghancurkan data yang ditransmisikan, karena superposisi runtuh segera setelah diamati.
Bagaimana q-chip bekerja
Q-chip, yang merupakan singkatan dari “kuantum-klasik hibrida internet oleh fotonik”, menangani tantangan ini dengan memasangkan setiap sinyal kuantum dengan “header” klasik-paket data yang berisi informasi perutean dan waktu yang dikodekan menjadi pulsa laser serat optik.
Karena informasi ini berjalan melalui jaringan, ia diperiksa oleh router – perangkat yang mengarahkan lalu lintas internet dengan membaca informasi paket dan meneruskannya ke tujuan yang benar. Router menggunakan header untuk menentukan ke mana data harus pergi dan bagaimana cara mendapatkannya di sana.
Dengan mengatur waktu sinyal klasik dan kuantum untuk bepergian bersama dalam pulsa yang disinkronkan, chip memungkinkan router untuk membaca informasi navigasi header tanpa berinteraksi dengan atau mengganggu sinyal kuantum. Ini memungkinkan keduanya bepergian bersama melalui protokol IP standar.
Sementara para peneliti sebelumnya telah menunjukkan bahwa data kuantum dapat ditransmisikan di atas kabel serat optik standartermasuk bersama Data klasik dalam pita panjang gelombang yang samastudi terbaru ini menandai pertama kalinya sinyal kuantum telah ditransmisikan menggunakan IP standar pada infrastruktur langsung, dunia nyata.
Ini sangat penting karena menghindari kebutuhan akan jaringan kuantum yang terpisah, secara signifikan menurunkan penghalang untuk digunakan dan Meningkatkan Internet Kuantumkata Feng.
“Menggunakan protokol IP standar berarti Q-chip memungkinkan komunikasi kuantum dikelola seperti lalu lintas internet reguler dengan alat yang sudah dikembangkan untuk perutean, mengatasi dan koordinasi,” katanya kepada Live Science.
“Dengan melampirkan 'header' klasik” ke data kuantum, Q -chip dapat merutekan dan mengelola sinyal kuantum menggunakan perangkat fotonik klasik yang dikembangkan, sistem, dan infrastruktur tanpa mengganggu keadaan kuantum yang halus, menjadikan ini demonstrasi praktis pertama dari komunikasi kuantum yang sesuai dengan arsitektur internet yang ada. “
Untuk menguji sistem, tim membangun koneksi sederhana antara server dan simpul penerima, menggunakan bentangan serat komersial 1 kilometer (0,6 mil) yang dioperasikan oleh perusahaan telekomunikasi Verizon.
Karena header klasik dan sinyal kuantum merespons gangguan dari lingkungan dengan cara yang sama, tim dapat menggunakan sinyal klasik untuk mengoreksi kebisingan tanpa mengganggu keadaan kuantum. Ini memastikan data mencapai tujuannya utuh.
Sementara pengaturan pilot kecil, para peneliti percaya itu menandai langkah mendasar menuju internet kuantum skala penuh yang dapat menghubungkan perangkat kuantum-terutama karena Q-chip terbuat dari silikon dan dibuat-buat menggunakan proses yang ada, yang berarti dapat diproduksi secara massal.
“Dalam 5-10 tahun ke depan, tahap awal internet kuantum kemungkinan akan fokus pada jaringan lokal dan/atau internet kuantum skala metro,” kata Feng kepada Live Science. “Aplikasi [could include] Komunikasi yang aman, menghubungkan komputer kuantum dan penginderaan kuantum terdistribusi seperti navigasi atau waktu ultra-prasasti. “
