Znajdź zawartość

Eksperci z Quantum Internet Alliance (QIA) ogłosili powstanie pierwszego systemu operacyjnego dla sieci kwantowych – QNodeOS. To olbrzymi krok naprzód w kierunku uczynienia z sieci kwantowych praktycznej technologii. W skład QIA wchodzą naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego w Delft, Uniwersytetu w Innsbrucku, Instytutu badań nad kwantowym przetwarzaniem i kwantowym internetem (QuTech), Francuskiego Narodowego Instytutu Badawczego Nauk Komputerowych i Automatyzacji (INRIA) oraz Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS). Naszym celem jest zapewnienie wszystkim dostępu do kwantowej technologii sieciowej. Dzięki QNodeOS robimy wielki krok naprzód. Dzięki temu po raz pierwszy stało się możliwe łatwe programowanie i wykonywanie aplikacji działających w sieciach kwantowych, mówi profesor Stephanie Wehner, która stała na czele grupy badawczej. Nasze prace otwierają też całkowicie nowe pola w badaniach nad komputerami kwantowymi, dodaje. Tym, co pozwoliło na rozpowszechnienie się klasycznych komputerów była możliwość łatwego tworzenia oprogramowania. I właśnie to umożliwia QNodeOS. System jest podobny do oprogramowania, która mamy w domu. Dzięki niemu nie musimy wiedzieć, jak działa sprzęt, by go używać, dodaje Mariagrazia Iuliano, doktorantka w QuTech. QNodeOS pozwala na programowanie aplikacji wysokiego poziomu, podobnie jak programowane są obecnie aplikacje dla Windows czy Androida. W przeciwieństwie do dotychczasowych systemów dla komputerów kwantowych, programista nie musi brać pod uwagę specyfiki sprzętowej czy konfiguracji maszyny, na której ma działać jego program. Uruchamiając swój system na dwóch różnych procesorach badacze wykazali, że QNodeOS może współdziałać z różnymi typami sprzętu. Procesor bazujący na uwięzionych jonach działa zupełnie inaczej od procesorów wykorzystujących centra barwne (defekty krystaliczne) w diamentach. Mimo to wykazaliśmy, że nasz system pracuje na obu tych typach procesorów, cieszy się profesor Tracy Northup z Uniwersytetu w Innsbrucku. Teraz twórcy nowego systemu pracują nad zapewnieniem wszystkim chętnym dostępu do odpowiedniego oprogramowania i sprzętu. Naukowcy chcą, między innymi, udostępnić QNodeOS na Quantum Network Explorer, pokazowej sieci kwantowej stworzonej prze QuTech. Dzięki temu chętni będą mogli eksperymentować z nowym systemem i tworzyć nań oprogramowanie. « powrót do artykułu

Po raz pierwszy udało się dwukrotnie wykryć poruszający się pojedynczy foton, nie niszcząc go przy tym. To ważna osiągnięcie, gdyż dotychczas foton ulegał zwykle zniszczeniu podczas jego rejestrowania. Najnowsze osiągnięcie może przyczynić się do powstania szybszych i bardziej odpornych na zakłócenia sieci optycznych i komputerów kwantowych. Zwykle wykrycie fotonu wiąże się z jego zaabsorbowaniem. Jednak foton może nieść ze sobą cenne informacje, a w takich przypadkach specjaliści woleliby mieć możliwość odczytania tych danych i przepuszczenia fotonu dalej, do miejsca docelowego. Żadna metoda detekcji nie jest w 100% skuteczna, zawsze istnieje ryzyko, że coś się prześliźnie niewykryte, mówi jeden z autorów badań, Stephan Welte, fizyk kwantowy z Instytutu Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka w niemieckim Garching. Dlatego też możliwość niedestrukcyjnego wykrywania fotonów jest tak ważna – ustawienie detektorów jeden za drugim zwiększa szanse, że wykryjemy wszystkie interesujące nas fotony. Dotychczas opracowano różne sposoby wykrywania fotonu bez jego niszczenia. Często polegają one na interakcji fotonu z jonem, nadprzewodzącym kubitem lub innymi systemami kwantowymi. Jednak w ten sposób możemy albo wykonać pojedynczą niedestrukcyjną rejestrację poruszającego się fotonu, albo liczne niedestrukcyjne odczyty stacjonarnego fotonu uwięzionego we wnęce. Teraz naukowcy z Niemiec dwukrotnie wykryli pojedynczy foton wędrujący światłowodem. Wykorzystali w tym celu skonstruowany przez siebie niedestrukcyjny detektor zbudowany z pojedynczego atomu rubidu uwięzionego w odbijającej wnęce. Foton, wpadając do wnęki, odbija się od jej ścian, zmieniając stan kwantowy atomu, co można wykryć za pomocą lasera. Uczeni umieścili dwa takie detektory w odległości 60 metrów od siebie. Wykryły one ten sam foton, nie absorbując go. Welte mówi, że teoretycznie można w ten sposób wykryć pojedynczy foton nieskończoną liczbę razy, jednak w praktyce istnienie 33-procentowe ryzyko, że użycie detektora spowoduje utratę fotonu. Nowa technologia może w przyszłości pozwolić na śledzenie trasy fotonów. Pozwoli to na przyspieszenie pracy systemów kwantowych, gdyż będziemy w stanie upewniać się, że zakodowane w fotonach informacje dotrą tam, gdzie powinny. Powiedzmy, że chcesz wysłać kwantową informację z Monachium do Nowego Jorku. Możesz w międzyczasie wielokrotnie sprawdzać, czy foton nie został po drodze utracony, np. sprawdzając, czy dotarł do Paryża. Jeśli okaże się, że foton zgubił się po drodze, można będzie natychmiast wysłać go ponownie. Nie trzeba będzie czekać na zakończenie całej transmisji, by upewnić się, że wszystko poszło tak, jak powinno, wyjaśnia główny autor badań, Emanuele Distante. Twórcy nowych detektorów uważają, że nie można ich będzie wykorzystać do podsłuchania kwantowej komunikacji. To jak śledzenie przesyłek. Możesz dowiedzieć się, gdzie jest paczka, ale nic nie wiesz o jej zawartości. Foton zawiera w sobie pewną kwantową informację. Możesz w sposób niedestrukcyjny go wykryć, ale nie odczytać, stwierdza Welte. « powrót do artykułu

Chińscy naukowcy stworzyli pierwszą na świecie zintegrowaną kwantową sieć komunikacyjną, łącząc światłowody na Ziemi z dwoma satelitami. Dzięki temu byli w stanie przesłać klucz kwantowy przez cały kraj na łączną odległość 4600 kilometrów. O swoim osiągnięciu poinformowali na łamach Nature. Komunikacja kwantowa jest uznawana, przynajmniej teoretycznie, za niemożliwą do podsłuchania. Dlatego też jej pojawienia się z niecierpliwością oczekują firmy prywatne, wojsko czy instytucje państwowe. Głównym elementem bezpiecznej komunikacji kwantowej jest możliwość dystrybucji klucza kwantowego (QKD). Dotychczas udawało się go przesyłać na odległość kilkuset kilometrów. Jednym z ważnych osiągnięć technologii QKD była możliwość wykorzystania satelitów. Z QKD korzysta obecnie ponad 150 firm na ternie Chin. To rodzaj demonstracyjnej sieci, która dowodzi, że w przyszłości kwantowa komunikacja będzie nadawała się do pełnoprawnych praktycznych zastosowań. Może też powstać ogólnoświatowa sieć kwantowa, jeśli różne kraje połączą swoje sieci i powstaną standardowy sprzęt i protokoły do ich obsługi. Chińczycy intensywnie pracują nad rozwojem swojej sieci kwantowej i właśnie udowodnili, że klucz kwantowy klucz szyfrujący można przesyłać między stacjami naziemnymi a satelitami na odległość 4600 kilometrów i to w tempie 47,8 kilobitów na sekundę. To aż 40-krotnie szybciej niż dotychczas. Co więcej, wykorzystując technologię o nazwie twin-field QKD (TF-QKD) byli też w stanie przesłać klucz na odległość 500 km korzystając przy tym z samych światłowodów. Zespół z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hefei, na którego czele stoją Jianwei Pan, Yuao Chen i Chengzhi Peng ma coraz bardziej ambitne plany. We współpracy z partnerami z Austrii, Włoch, Rosji i Kanady chcą rozbudowywać sieć w Chinach, rozwijać niewielkie tanie satelity wyspecjalizowane w dystrybucji kwantowych kluczy szyfrujących, pracować nad naziemnymi przekaźnikami, planują też budowę większych satelitów, dzięki którym możliwa stanie się nieprzerwana dystrybucja kwantowych kluczy szyfrujących na odległości liczone w dziesiątkach tysięcy kilometrów. « powrót do artykułu