Подобно тому, как классические сети обмениваются сообщениями и данными между различными взаимосвязанными объектами, квантовая сеть обеспечивает безопасную передачу и обмен квантовыми сообщениями по оптоволоконному кабелю между отдельными, физически разделенными квантовыми процессорами или конечными точками.
Мало кто не знает, как работает Интернет: пакеты данных передаются через взаимосвязанные устройства с использованием аппаратных и программных маршрутизаторов, следующих определенным протоколам. Эти данные отправляются в электронном виде буквально по проводам, оптическим волокнам или посредством беспроводной связи. Все работает быстро, связанно и без проблем. Однако ученые из разных стран работают над созданием более продвинутого способа передачи данных — при помощи квантовой сети.
Квантовая сеть - это интернет-сеть, использующая фотоны для передачи данных, что позволяет квантовым вычислительным устройствам обмениваться информацией в определенной среде, работающей по принципам квантовой механики. Напомним, что квантовая механика описывает физические свойства природы в атомном и субатомном масштабе. В том числе, она объясняет природу фотонов — мельчайших элементарных частиц, которые принято называть квантами электромагнитных полей, включая световые и радиоволны.
Как работают квантовые сети
Квантовая сеть способна будет обеспечить безопасную передачу данных и обмен квантовыми сообщениями между отдельными квантовыми устройствами. При этом задействованы будут оптоволоконные кабели. Информация на устройствах будет храниться и обрабатываться кубитами (квантовыми битами, которые, в отличие от обычных битов могут принимать не только значения «0» и «1», но и находиться в суперпозиции, например, между нолем и единицей). Кубиты, являющиеся поляризованными фотонами, смогут очень легко перемещаться по оптоволоконным кабелям и служить кодерами информации.
И если кто-либо попытается перехватить пересылаемую информацию, тонкое квантовое состояние кубитов будет разрушено вместе с данными, которые они хранят. Но прежде чем такое вторжение произойдет, конечные устройства получат предупреждение.
Способность «заранее» обнаруживать любое вторжение сделает квантовые сети едва ли не самым надежным каналом передачи данных, который просто не будет смысла взламывать.
Более того, квантовые сети обладают тремя замечательными свойствами: невозможностью клонирования, запутанностью и суперпозицией (чем не могут похвастать обычные интернет-сети). Квантовое состояние фотонов нельзя точно определить (измерить) без риска разрушить его, что исключает любую попытку сделать это. В результате, квантовое состояние остается неизвестным, а это значит, что нет никакой возможности скопировать его. Следовательно, хорошо спроектированная квантовая сеть по своей сути защищена от клонирования.
Основная цель квантовой сети — позволить кубитам на одном устройстве связываться с кубитами на другом устройстве. И в этом случае запутанность служит на благо шифрованию передаваемых данных. Запутанные пары фотонов на разных устройствах коррелируют друг с другом, поэтому многократное считывание квантовых состояний кубитов позволяет создавать секретные коды. Кроме того, корреляция запутанных фотонов применима независимо от того, насколько далеко они друг от друга находятся.
