PRL: метод "моста" поможет стабилизировать квантовын сети

Физики из Северо-Западного университета штата Иллинойс в США. предложили новую стратегию поддержания стабильной работы квантовых сетей даже в условиях постоянных изменений. Результаты исследования открывают возможности для создания сетей для сверхбыстрой обработки информации и безопасных коммуникаций.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Квантовые сети представляют собой уникальные системы, в которых информация передается с помощью квантового состояния частиц, таких как фотоны. В отличие от традиционных компьютерных сетей, где данные передаются в виде электрических импульсов или радиоволн, в квантовых сетях информация кодируется в квантовом состоянии частиц. Ключевым аспектом таких сетей является квантовая запутанность — явление, при котором две частицы становятся неразрывно связанными, независимо от расстояния между ними. Благодаря этому, квантовые сети обеспечивают высокий уровень безопасности и значительную скорость передачи информации.

Однако каждый раз, когда происходит обмен информацией через квантовую сеть, используемые квантовые связи разрушаются. Даже после одного использования запутанного фотона, он исчезает, и его нельзя использовать повторно. Эта особенность ставит серьезные вызовы перед разработкой масштабируемых квантовых сетей.

В своей новой работе ученые разработали эффективный метод восстановления разорванных квантовых связей. Ключевая идея заключается в том, чтобы после каждого сеанса связи устанавливать достаточное количество новых соединений. Это позволит квантовой сети оставаться стабильной, несмотря на неизбежные потери отдельных связей. Однако, если добавлять слишком много соединений, это может привести к перегрузке ресурсов и снижению эффективности сети. С другой стороны, если не устанавливать достаточное количество связей, сеть может фрагментироваться и не удовлетворять потребности пользователей.

Чтобы преодолеть проблему, исследователи разработали простую модель пользовательских запросов. После каждого сеанса связи они устанавливают фиксированное количество связей или "мостов" между разорванными узлами. Путем создания достаточного количества новых соединений после каждого события общения, удается сохранить целостность сети.

Сети, основанные на такой технологии смогут обеспечить молниеносную передачу данных и высокий уровень безопасности, что открывает новые горизонты для развития инновационных технологий, таких как квантовые компьютеры и защищенные каналы связи.