Toshiba установила новый рекорд дальности непрерывной квантовой связи по оптоволоконной линии

Компания Toshiba приблизилась к созданию квантового интернета, установив условно непрерывное соединение на квантовой линии связи длиною 600 км. Когда-нибудь это поможет объединить квантовые компьютеры по всему миру для решения глобальных задач, но ещё раньше технологии Toshiba позволят развернуть высокоскоростные защищённые линии связи с квантовым шифрованием, что востребовано уже сейчас.

Передача квантовых ключей по оптическим линиям связи связана с особенностями квантовой физики — высочайшей чувствительности квантового состояния частицы (фотона) к разного рода помехам: температурным, радиоэлектронным и другим шумам. Поскольку повторители для передачи квантового состояния фотона, например фазы, пока не созданы, на пути передачи квантовых ключей создаются доверенные узлы, где ключ создаётся заново и передаётся на следующий узел.

В компании Toshiba разработали технологию TF-QKD (Twin-field QKD), которая позволяет увеличить расстояние между доверенными узлами до 600 км и, что очень важно, на два порядка обещает увеличить скорость передачи квантовых ключей шифрования. В аннотации к статье в журнале Nature Photonics точных данных нет, но можно считать, что обычный канал передачи обеспечивает скорость передачи ключей до 300 байт/с. Тем самым технология Toshiba обещает поднять скорость передачи ключей до 30 Кбайт/с или около того.

Для достижения результата в Toshiba создали технологию двухдиапазонной стабилизации с использованием двух опорных оптических сигналов, отправляемых в линию вместе с квантовой информацией. Квантовая информация при этом кодируется как фазовая задержка слабого оптического импульса. Первый опорный сигнал компенсирует флуктуации окружающей среды для снижения влияния помех, а второй работает на той же длине волны, что и кубиты, и используется для точного управления фазой света. Утверждается, что Toshiba передала квантовые ключи по непрерывной оптоволоконной линии на дальность в шесть раз большую, чем в предыдущем рекорде. В то же время отметим, что на 600-км участке установлено устройство, которое Toshiba классифицирует как «имитирующее повторитель».

Также отметим, что подобную технологию Twin-field QKD (TF-QKD) уже используют китайцы. Длина одного сегмента квантовой линии связи в Китае с поддержкой Twin-field QKD превышает 500 км, а скорость передачи квантовых ключей может достигать 47,8 Кбит/с. Признаем, на этом фоне рекорд Toshiba выглядит не столь неубедительно.

Источник