Квантовые сигналы состоят из пар «запутанных» квантовых частиц, настолько тесно связанных между собой, что изменение одной из них мгновенно влияет на другую. Этот феномен, по мнению ученых, позволит объединить вычислительные мощности квантовых компьютеров и приведет к появлению более быстрого и энергоэффективного ИИ, новых лекарств и материалов, недоступных современным суперкомпьютерам.

Исследование ученых из Пеннсильванского университета впервые показывает на реальном коммерческом оптоволокне, что чип может не только передавать квантовые сигналы, но и автоматически корректировать помехи, объединять квантовые и классические данные в стандартные интернет-пакеты и маршрутизировать их, используя ту же систему адресации и инструменты управления, которые применяются для подключения к сети обычных устройств.

Уникальную природу квантовых частиц можно пояснить с помощью мысленного эксперимента Эрвина Шрёдингера с котом и коробкой: в результате измерения квантовые частицы теряют свои необычные свойства, что крайне затрудняет масштабирование квантовой сети. «Обычные сети измеряют данные, чтобы направлять их к пункту назначения, — сказал Роберт Броберг, соавтор статьи. — В чисто квантовых сетях это невозможно, потому что измерение частиц разрушает квантовое состояние».

Чтобы обойти это препятствие, команда разработала гибридный квантово-классический чип «Q-Chip»). «Классический сигнал движется непосредственно перед квантовым, — пояснил Чжан Ичи, первый автор статьи. — Это позволяет нам измерять классический сигнал для маршрутизации, оставляя квантовый сигнал в неприкосновенности».

Разработчики сравнивают изобретенный ими подход с железнодорожным составом, соединившей обычные легкие локомотивы с квантовыми грузами. Классический заголовок играет роль локомотива, в то время как квантовая информация едет сзади в герметичных вагонах. Вагоны невозможно открыть, не повредив содержимого, но локомотив гарантирует, что весь состав доберется до места назначения, пишет сайт университета.

«Внедрив квантовую информацию в привычную структуру IP, мы показали, что квантовый интернет может буквально говорить на том же языке, что и классический, — сказал Чжан. — Эта совместимость — ключ к масштабированию с использованием существующей инфраструктуры».

В ходе испытаний система поддерживала точность передачи данных выше 97%, что свидетельствует о высокой способности преодолевать помехи и нестабильность, которые обычно разрушают квантовые сигналы вне лабораторных условий. Кроме того, поскольку чип изготовлен из кремния и с использованием проверенных технологий, его можно производить массово, что упрощает серийное производство.

Группа специалистов из США применила недавно гибридный подход к созданию квантовой памяти, преобразовав электрическую информацию в звук. Новый метод позволяет сохранять квантовые состояния в памяти сверхпроводниковых кубитов в 30 раз дольше, чем при использовании других технологий.