Американские ученые-ядерщики в течение 2,5 лет тестируют квантовую вычислительную сеть с центральным коммутатором, который способен управлять маршрутом передаваемых по сети сигналов.

Представители Лос-Аламосской национальной лаборатории, принадлежащей Министерству энергетики США и находящейся в штате Нью-Мексико, сообщили о наличии действующего прототипа вычислительной сети, основанной на квантовой механике. Прототип сети в лаборатории, занятой разработкой ядерного оружия, действует последние 2,5 года, уточнили ученые.

Квантовые вычислительные сети - одно из направлений, которым занимаются ученые. Данные сети привлекательны тем, что позволяют получить абсолютно новый уровень защиты информации.

Дело в том, что измерение квантового объекта, например, фотона, всегда приводит к его изменению. Таким образом, любая попытка прочитать фотон не сможет остаться незаметной, и принимающая сторона непременно увидит, что данные пытались перехватить, поясняет Technology Review.

Проблема заключается в том, что существующие прототипы квантовых сетей позволяют передавать данные исключительно по одному маршруту - из точки A в точку Б, то есть информацию нельзя отправить в точки C, D, E или F. Это является следствием самой квантовой механики - определение маршрута требует чтения фотонов, а это, как было отмечено выше, изменит их, то есть информация будет утрачена.

Различные группы ученых пытаются решить эту проблему. Так, в 2012 г. исследователи из Китая смогли построить квантовый роутер, основанный на эффекте квантовой сцепленности. Однако их система далека от практической реализации. Основанная на процессе параметрического рассеяния света, она позволяет управлять только одним кубитом (элементарной единицей хранения информации в квантовой системе) в один момент времени.

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории утверждают, что им удалось найти выход из ситуации - они предложили архитектуру квантовой сети с центральным узлом. Любой сигнал в сети всегда проходит через этот узел.

Сигнал до центрального узла, коммутатора, доходит в виде фотонов и после того, как попадает в коммутатор, преобразуется в стандартный электрический сигнал. Далее коммутатор направляет этот сигнал по нужному маршруту и на выходе из коммутатора сигнал вновь преобразуется в фотоны.

Создание такого коммутатора сопряжено с технической сложностью - преобразователи сигнала, фотонные детекторы, являются довольно громоздкими. Однако, по словам руководителя проекта Ричарда Хьюджеса (Richard Hughes), и эту проблему им удалось решить - вместо фотонных детекторов они воспользовались гораздо более компактными лазерами.

По словам ученых лаборатории, их целью является дальнейшее уменьшение всех компонентов, необходимых для функционирования квантовой сети, для того чтобы их можно было поместить в компьютеры, роутеры и другие устройства, соединяемые между собой оптоволокном.