Квантовые спутники в настоящее время передают запутанные частицы света из космоса на наземные станции для сверхзащищённой связи. Новое исследование показывает, что можно отправлять эти сигналы вверх, с Земли на спутник. Это считалось невозможным.
Преодоление барьеров
Этот прорыв преодолевает значительные барьеры для текущих квантовых спутниковых коммуникаций. Наземные передатчики могут получить больше мощности, их легче обслуживать, и они могут генерировать более сильные сигналы, что позволит в будущем создавать квантовые компьютерные сети с использованием спутниковых ретрансляторов.
Исследование
Исследование под названием «Распределение квантовой запутанности через спутниковые каналы восходящей линии связи», проведённое профессорами Саймоном Девиттом, Александром Солньевым и исследовательской группой из Университета Технологии Сиднея (UTS), опубликовано в журнале Physical Review Research.
Эксперименты с квантовой связью
Китай запустил спутник Micius в 2016 году, что позволило провести первые эксперименты по передаче квантово-зашифрованной информации из космоса. В 2025 году микроспутник Jinan-1 расширил этот прогресс, установив квантовую связь на расстоянии 12 900 км между Китаем и Южной Африкой.
Профессор Солньев объясняет
Профессор Солньев говорит, что текущие квантовые спутники создают запутанные пары в космосе и затем отправляют каждую половину пары на Землю — это называется «нисходящей линией связи». Это в основном используется для криптографии, где требуется всего несколько фотонов (частиц света) для генерации секретного ключа.
Идея отправки запутанных пар фотонов с Земли на спутник не воспринималась всерьёз. Считалось, что подход «восходящей линии связи» не сработает из-за потери сигнала, помех и рассеяния.
Профессор Девитт о моделировании
Профессор Девитт сказал, что моделирование показало: восходящая линия связи возможна. Были учтены реальные эффекты, такие как фоновый свет от Земли и солнечные отражения от Луны, атмосферные эффекты и несовершенная юстировка оптических систем.
Перспективы
Исследователи предполагают, что концепцию восходящей линии связи можно будет протестировать в ближайшем будущем с помощью дронов или приёмников на воздушных шарах, что откроет путь для будущих квантовых сетей между странами и континентами с использованием небольших низкоорбитальных спутников.
Инженеры Принстонского университета создали сверхпроводящий кубит, который работает в три раза дольше, чем лучшие современные версии
В Принстоне инженеры создали сверхпроводящий кубит, который работает в три раза дольше, чем лучшие современные версии. Это важный шаг к практическим квантовым компьютерам.
Вызов квантовых компьютеров
«Реальная проблема, которая мешает нам сегодня иметь полезные квантовые компьютеры, заключается в том, что вы создаёте кубит, а информация просто не сохраняется очень долго», — сказал Эндрю Хаук, декан инженерного факультета Принстона и соруководитель проекта. «Это следующий большой шаг вперёд».
В статье в журнале Nature команда Принстонского университета сообщает, что их новый кубит работает более 1 миллисекунды. Это в три раза дольше, чем лучший из когда-либо зарегистрированных в лабораторных условиях, и почти в 15 раз дольше, чем промышленный стандарт для крупномасштабных процессоров.
Преимущества нового кубита
Исследователи создали полностью функционирующий квантовый чип на основе этого кубита для проверки его производительности, преодолев одно из ключевых препятствий для эффективной коррекции ошибок и масштабируемости промышленных систем.
Новый дизайн кубита похож на те, которые уже используются ведущими компаниями, такими как Google и IBM, и может быть легко встроен в существующие процессоры, по словам исследователей.
Потенциал квантовых компьютеров
Квантовые компьютеры показали потенциал для решения задач, которые не могут быть решены с помощью обычных компьютеров. Но текущие версии всё ещё находятся на ранних стадиях развития и ограничены. Это главным образом потому, что основной компонент в квантовых компьютерах, кубит, выходит из строя до того, как системы могут выполнить полезные вычисления.
Увеличение времени когерентности
Увеличение времени жизни кубита, называемое временем когерентности, необходимо для того, чтобы квантовые компьютеры могли выполнять сложные операции. Кубит Принстонского университета знаменует собой крупнейший прорыв в области времени когерентности за более чем десятилетие.