Квантовая сеть
 | Эта статья нуждается в дополнительных ссылок для проверки . ( октябрь 2020 г. ) |
Квантовые сети являются важным элементом квантовых вычислений и систем квантовой связи . Квантовые сети облегчают передачу информации в форме квантовых битов, также называемых кубитами , между физически разделенными квантовыми процессорами. Квантовый процессор — это машина, способная выполнять квантовые схемы на определенном количестве кубитов. Квантовые сети работают аналогично классическим сетям. Основное отличие состоит в том, что квантовые сети, как и квантовые вычисления, лучше решают определенные проблемы, например, моделирование квантовых систем.
Основы [ править ]
Квантовые сети для вычислений [ править ]
Сетевые квантовые вычисления или распределенные квантовые вычисления [1] [2] работает путем связывания нескольких квантовых процессоров через квантовую сеть, отправляя кубиты между ними. Это создает кластер квантовых вычислений и, следовательно, увеличивает вычислительный потенциал. Менее мощные компьютеры можно соединить таким образом, чтобы создать один более мощный процессор. Это аналогично соединению нескольких классических компьютеров для формирования компьютерного кластера в классических вычислениях. Как и классические вычисления, эту систему можно масштабировать за счет добавления в сеть все большего количества квантовых компьютеров. В настоящее время квантовые процессоры разделены лишь небольшими расстояниями.
Квантовые сети для связи [ править ]
В сфере квантовой связи требуется отправлять кубиты от одного квантового процессора к другому на большие расстояния. [3] Таким образом, локальные квантовые сети могут быть интегрированы в квантовый Интернет . Квантовый Интернет [1] поддерживает множество приложений, мощь которых основана на том факте, что путем создания квантово-запутанных кубитов информация может передаваться между удаленными квантовыми процессорами. Большинству приложений квантового Интернета требуются лишь очень скромные квантовые процессоры. Для большинства квантовых интернет-протоколов, таких как квантовое распределение ключей в квантовой криптографии , достаточно, если эти процессоры способны подготавливать и измерять только один кубит за раз. В этом отличие от квантовых вычислений , где интересные приложения могут быть реализованы только в том случае, если (комбинированные) квантовые процессоры могут легко моделировать больше кубитов, чем классический компьютер (около 60 кубитов). [4] ). Для квантовых интернет-приложений требуются только небольшие квантовые процессоры, часто всего один кубит, поскольку квантовая запутанность уже может быть реализована всего лишь между двумя кубитами. Моделирование запутанной квантовой системы на классическом компьютере не может одновременно обеспечить такую же безопасность и скорость.
Обзор элементов квантовой сети [ править ]
Базовая структура квантовой сети и, в более общем плане, квантового Интернета аналогична классической сети. Во-первых, у нас есть конечные узлы, на которых в конечном итоге запускаются приложения. Эти конечные узлы представляют собой квантовые процессоры как минимум с одним кубитом. Некоторые приложения квантового Интернета требуют квантовых процессоров из нескольких кубитов, а также квантовой памяти на конечных узлах.
Во-вторых, для транспортировки кубитов от одного узла к другому нам нужны линии связи. Для квантовой связи стандартные телекоммуникационные можно использовать волокна. Для сетевых квантовых вычислений, в которых квантовые процессоры связаны на коротких расстояниях, выбираются разные длины волн в зависимости от конкретной аппаратной платформы квантового процессора.
В-третьих, чтобы максимально использовать коммуникационную инфраструктуру, необходимы оптические переключатели , способные доставлять кубиты к предполагаемому квантовому процессору. Эти переключатели должны сохранять квантовую когерентность , что делает их более сложными в реализации, чем стандартные оптические переключатели.
требуется квантовый повторитель Наконец, для транспортировки кубитов на большие расстояния . Повторители появляются между конечными узлами. [5] Поскольку кубиты не могут быть скопированы ( теорема о запрете клонирования ), классическое усиление сигнала невозможно. По необходимости квантовый репитер работает принципиально иначе, чем классический ретранслятор.
Элементы квантовой сети [ править ]
: квантовые процессоры Конечные узлы
Конечные узлы могут как получать, так и отправлять информацию. [5] Телекоммуникационные лазеры и параметрическое преобразование с понижением частоты в сочетании с фотодетекторами могут использоваться для распределения квантовых ключей . При этом конечными узлами во многих случаях могут быть весьма простые устройства, состоящие только из светоделителей и фотоприемников.
Однако для многих протоколов желательны более сложные конечные узлы. Эти системы обеспечивают расширенные возможности обработки, а также могут использоваться в качестве квантовых повторителей. Их главное преимущество состоит в том, что они могут хранить и ретранслировать квантовую информацию, не нарушая основного квантового состояния . Сохраняемое квантовое состояние может быть либо относительным спином электрона в магнитном поле, либо энергетическим состоянием электрона. [5] Они также могут выполнять квантовые логические вентили .
Одним из способов реализации таких конечных узлов является использование центров окраски в алмазе, таких как центр азотных вакансий . Эта система представляет собой небольшой квантовый процессор, состоящий из нескольких кубитов . НВ-центры можно использовать при комнатной температуре. [5] Малые квантовые алгоритмы и квантовая коррекция ошибок [6] уже была продемонстрирована в этой системе, а также способность спутывать два [7] и три [8] квантовые процессоры и выполняют детерминированную квантовую телепортацию . [9]
Другая возможная платформа — квантовые процессоры на основе ионных ловушек , использующие радиочастотные магнитные поля и лазеры. [5] В многовидовой сети узлов с захваченными ионами фотоны, запутанные с родительским атомом, используются для запутывания различных узлов. [10] Кроме того, квантовая электродинамика полостей (Cavity QED) является одним из возможных методов сделать это. В Cavity QED фотонные квантовые состояния могут передаваться в атомные квантовые состояния, хранящиеся в отдельных атомах, содержащихся в оптических полостях, и обратно. Это позволяет передавать квантовые состояния между отдельными атомами с помощью оптического волокна в дополнение к созданию удаленной запутанности между удаленными атомами. [5] [11] [12]
Линии связи: физический уровень [ править ]
На больших расстояниях основным методом работы квантовых сетей является использование оптических сетей и кубитов на основе фотонов . Это связано с тем, что оптические сети имеют меньшую вероятность декогеренции . Преимущество оптических сетей заключается в возможности повторного использования существующего оптического волокна . В качестве альтернативы могут быть реализованы сети свободного космоса, которые передают квантовую информацию через атмосферу или через вакуум. [13]
Оптоволоконные сети [ править ]
Оптические сети, использующие существующее телекоммуникационное волокно, могут быть реализованы с использованием аппаратного обеспечения, аналогичного существующему телекоммуникационному оборудованию. Это волокно может быть одномодовым или многомодовым, причем многомодовое обеспечивает более точную связь. [5] В отправителе можно создать одиночный источник фотонов , сильно ослабив стандартный телекоммуникационный лазер так, чтобы среднее число фотонов в импульсе было меньше 1. Для приема лавинный фотодетектор можно использовать различные методы управления фазой или поляризацией . Могут использоваться , такие как интерферометры и светоделители . В случае протоколов, основанных на запутанности , запутанные фотоны могут генерироваться посредством спонтанного параметрического преобразования с понижением частоты . В обоих случаях телекоммуникационное волокно может быть мультиплексировано для передачи неквантовых сигналов синхронизации и управления.
В 2020 году группе исследователей, связанных с несколькими учреждениями в Китае, удалось отправить запутанные квантовые воспоминания по 50-километровому спиральному оптоволоконному кабелю. [14]
Сети свободного пространства [ править ]
Квантовые сети в свободном пространстве работают аналогично оптоволоконным сетям, но полагаются на прямую видимость между взаимодействующими сторонами вместо использования оптоволоконного соединения. Сети свободного пространства обычно могут поддерживать более высокие скорости передачи, чем оптоволоконные сети, и не должны учитывать поляризационное скремблирование, вызванное оптическим волокном . [15] Однако на больших расстояниях связь в свободном космосе подвержена повышенному риску воздействия фотонов на окружающую среду . [5]
Возможна также связь в свободном космосе со спутника на Землю. Квантовый спутник, способный распространять запутанность на расстоянии 1203 км [16] было продемонстрировано. Сообщалось также об экспериментальном обмене одиночными фотонами с глобальной навигационной спутниковой системой на наклонном расстоянии 20 000 км. [17] Эти спутники могут играть важную роль в соединении небольших наземных сетей на большие расстояния.
Репитеры [ править ]
Связь на большие расстояния затруднена эффектами потери сигнала и декогеренции , присущими большинству транспортных сред, таких как оптическое волокно. В классической связи усилители можно использовать для усиления сигнала во время передачи, но в квантовой сети усилители использовать нельзя, поскольку кубиты нельзя копировать — это известно как теорема о запрете клонирования . То есть для реализации усилителя необходимо определить полное состояние летающего кубита, что одновременно нежелательно и невозможно.
Доверенные ретрансляторы [ править ]
Промежуточным шагом, позволяющим протестировать коммуникационную инфраструктуру, являются доверенные ретрансляторы. Важно отметить, что доверенный ретранслятор не может использоваться для передачи кубитов на большие расстояния. Вместо этого доверенный ретранслятор можно использовать только для выполнения квантового распределения ключей с дополнительным предположением, что ретранслятор является доверенным. Рассмотрим два конечных узла A и B и доверенный повторитель R посередине. A и R теперь выполняют квантовое распределение ключей для генерации ключа. . Аналогичным образом R и B запускают квантовое распределение ключей для генерации ключа. . Теперь A и B могут получить ключ. между собой следующим образом: А посылает в R, зашифрованный ключом . R расшифровывает, чтобы получить . R затем повторно шифрует используя ключ и отправляет его Б. Б расшифровывает, чтобы получить . A и B теперь делят ключ . Ключ защищен от внешнего подслушивания, но очевидно, что ретранслятор R также знает . Это означает, что любая последующая связь между A и B не обеспечивает сквозной безопасности, а является безопасной только до тех пор, пока A и B доверяют ретранслятору R.
Квантовые повторители
Настоящий квантовый повторитель обеспечивает сквозную генерацию квантовой запутанности и, таким образом, с помощью квантовой телепортации , сквозную передачу кубитов . В протоколах распределения квантовых ключей можно проверить наличие такой запутанности. Это означает, что при создании ключей шифрования отправитель и получатель находятся в безопасности, даже если они не доверяют квантовому повторителю. Любое другое применение квантового Интернета также требует сквозной передачи кубитов и, следовательно, квантового ретранслятора.
Квантовые повторители допускают запутывание и могут быть установлены на удаленных узлах без физической отправки запутанного кубита на все расстояние. [18]
В этом случае квантовая сеть состоит из множества связей на короткие расстояния, возможно, в десятки или сотни километров. В простейшем случае одного повторителя устанавливаются две пары запутанных кубитов: и расположены у отправителя и ретранслятора, а вторая пара и расположены на ретрансляторе и приемнике. Эти первоначальные запутанные кубиты можно легко создать, например, с помощью параметрического преобразования с понижением частоты , при этом один кубит физически передается соседнему узлу. На этом этапе репитер может выполнить измерение Белла на кубитах. и таким образом телепортируя квантовое состояние на . Это приводит к «поменянию местами» запутанности, так что и теперь запутаны на расстоянии, вдвое большем, чем исходные запутанные пары. Видно, что сеть таких ретрансляторов может использоваться линейно или иерархически для установления запутанности на больших расстояниях. [19] [20]
Аппаратные платформы, подходящие в качестве конечных узлов, описанных выше, также могут функционировать как квантовые повторители. Однако существуют также аппаратные платформы, специфичные только для [21] к задаче действовать как повторитель, без возможности выполнения квантовых вентилей.
Исправление ошибок [ править ]
Коррекцию ошибок можно использовать в квантовых повторителях. Однако из-за технологических ограничений применимость ограничена очень короткими расстояниями, поскольку схемы квантовой коррекции ошибок, способные защищать кубиты на больших расстояниях, потребуют чрезвычайно большого количества кубитов и, следовательно, чрезвычайно больших квантовых компьютеров.
Ошибки связи можно разделить на два типа: ошибки потерь (из-за оптического волокна /окружающей среды) и ошибки работы (такие как деполяризация , дефазировка и т. д.). Хотя избыточность можно использовать для обнаружения и исправления классических ошибок, избыточные кубиты не могут быть созданы из-за теоремы о запрете клонирования. В результате необходимо ввести другие типы исправления ошибок, такие как код Шора или один из ряда более общих и эффективных кодов. Все эти коды работают путем распределения квантовой информации по множеству запутанных кубитов, что позволяет исправить ошибки операций, а также ошибки потерь. [22]
В дополнение к квантовой коррекции ошибок, классическая коррекция ошибок может использоваться квантовыми сетями в особых случаях, таких как квантовое распределение ключей. В этих случаях целью квантовой связи является безопасная передача строки классических битов. Традиционные коды исправления ошибок, такие как коды Хэмминга, могут применяться к битовой строке перед кодированием и передачей в квантовой сети.
Очистка запутанности [ править ]
Квантовая декогеренция может произойти, когда один кубит из максимально запутанного состояния колокола передается через квантовую сеть. Очистка запутанности позволяет создавать почти максимально запутанные кубиты из большого количества произвольных слабо запутанных кубитов и, таким образом, обеспечивает дополнительную защиту от ошибок. Очистка перепутывания (также известная как перегонка перепутывания ) уже была продемонстрирована в азотно-вакансионных центрах в алмазе. [23]
Приложения [ править ]
Квантовый Интернет поддерживает множество приложений, основанных на квантовой запутанности . В целом квантовая запутанность хорошо подходит для задач, требующих координации, синхронизации или конфиденциальности.
Примеры таких приложений включают квантовое распределение ключей , [24] [25] стабилизация часов, [26] протоколы для решения проблем распределенных систем, таких как выборы лидера или византийское соглашение , [5] расширение базовой линии телескопов , [27] [28] а также проверка позиции, [29] безопасная идентификация и двусторонняя криптография в модели хранения с шумом . Квантовый Интернет также обеспечивает безопасный доступ к квантовому компьютеру. [30] в облаке. В частности, квантовый Интернет позволяет очень простым квантовым устройствам подключаться к удаленному квантовому компьютеру таким образом, что вычисления могут выполняться там без того, чтобы квантовый компьютер выяснял, что на самом деле представляют собой эти вычисления (входное и выходное квантовые состояния не могут быть измерены без уничтожение вычислений, но состав схемы, использованной для вычислений, будет известен).
Безопасная связь [ править ]
Когда дело доходит до общения в любой форме, самой большой проблемой всегда было сохранение конфиденциальности этих сообщений. [31] Квантовые сети позволят создавать, хранить и передавать информацию, потенциально достигая «уровня конфиденциальности, безопасности и вычислительной мощности, которого невозможно достичь с помощью сегодняшнего Интернета». [32]
Применяя квантовый оператор , который пользователь выбирает к системе информации, информация затем может быть отправлена получателю без шансов на то, что подслушивающий сможет точно записать отправленную информацию без ведома отправителя или получателя. В отличие от классической информации, которая передается в битах и которой присвоено значение либо 0, либо 1, квантовая информация, используемая в квантовых сетях, использует квантовые биты (кубиты), которые могут иметь одновременно значение как 0, так и 1, находясь в состоянии суперпозиции. . [32] [33] Это работает, потому что, если слушатель попытается подслушать, он непреднамеренно изменит информацию, слушая, тем самым показывая свою руку людям, на которых они нападают. Во-вторых, без надлежащего квантового оператора для декодирования информации они испортят отправленную информацию, не имея возможности использовать ее самостоятельно. Более того, кубиты могут быть закодированы в различных материалах, в том числе в поляризации или спиновых состояниях электронов фотонов . [32]
Текущий статус [ править ]
Сколько интернета [ править ]
С 20 мая 2024 года этап квантового Интернета пройдет за пределами лабораторий и в городах. Этот подвиг является ключевым шагом на пути к будущему квантовому Интернету. В настоящее время продолжаются исследования сети, соединяющей квантовые процессоры или квантовые повторители, развернутые за пределами лаборатории. Над новым достижением работали команды из Нидерландов, Китая и США.
Одним из примеров прототипа квантовой сети связи является квантовая сеть городского масштаба на восемь пользователей, описанная в статье, опубликованной в сентябре 2020 года. Сеть, расположенная в Бристоле, использовала уже развернутую оптоволоконную инфраструктуру и работала без активной коммутации или доверенных узлов. [34] [35]
В 2022 году исследователи из Университета науки и технологий Китая и Цзинаньского института квантовых технологий продемонстрировали квантовую запутанность между двумя устройствами памяти, расположенными на расстоянии 12,5 км друг от друга в городской среде. [36]
В том же году физик из Делфтского технологического университета в Нидерландах сделал значительный шаг на пути к сети будущего, применив метод, называемый квантовой телепортацией, который отправляет данные в три физических места, что раньше было возможно только в двух местах. [37]
В 2024 году исследователи из Великобритании и Германии впервые достигли успеха в производстве, хранении и извлечении квантовой информации. Эта веха включала в себя взаимодействие источника света на квантовых точках и системы квантовой памяти, что открыло путь для практических приложений, несмотря на такие проблемы, как потеря квантовой информации на больших расстояниях. [38]
Квантовые сети для вычислений [ править ]
В 2021 году исследователи из Института квантовой оптики Макса Планка в Германии сообщили о первом прототипе квантовых логических вентилей для распределенных квантовых компьютеров. [39] [40]
Экспериментальные квантовые модемы [ править ]
Исследовательская группа из Института квантовой оптики Макса Планка в Гархинге, Германия, добивается успеха в передаче квантовых данных от летающих и стабильных кубитов посредством сопоставления инфракрасного спектра. Для этого требуется сложный, переохлажденный кристалл силиката иттрия , который поместит эрбий в зеркальную среду, чтобы добиться резонансного согласования инфракрасных длин волн, обнаруженных в оптоволоконных сетях. Команда успешно продемонстрировала работу устройства без потери данных. [41]
Мобильные квантовые сети [ править ]
В 2021 году исследователи из Китая сообщили об успешной передаче запутанных фотонов между дронами , используемыми в качестве узлов для разработки мобильных квантовых сетей или гибких расширений сетей. Это может быть первая работа, в которой запутанные частицы были отправлены между двумя движущимися устройствами. [42] [43]
распространения ключей Сети квантовых
Было развернуто несколько тестовых сетей, адаптированных к задаче квантового распределения ключей либо на коротких расстояниях (но соединяющих множество пользователей), либо на больших расстояниях, опираясь на доверенные ретрансляторы. Эти сети пока не позволяют осуществлять сквозную передачу кубитов или сквозное создание запутанности между удаленными узлами.
| Квантовая сеть | Начинать | ББ84 | ББМ92 | Е91 | ДПС | КОРОВА |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Квантовая сеть DARPA | 2001 | Да | Нет | Нет | Нет | Нет |
| Сеть SECOCQ QKD в Вене | 2003 | Да | Да | Нет | Нет | Да |
| Токийская сеть QKD | 2009 | Да | Да | Нет | Да | Нет |
| Иерархическая сеть в Уху, Китай | 2009 | Да | Нет | Нет | Нет | Нет |
| Женевская сеть (SwissQuantum) | 2010 | Да | Нет | Нет | Нет | Да |
- Квантовая сеть DARPA
- С начала 2000-х годов DARPA начало спонсировать проект разработки квантовой сети с целью реализации безопасной связи. начала Квантовая сеть DARPA функционировать в лаборатории BBN Technologies в конце 2003 года и была расширена в 2004 году, включив в нее узлы в Гарвардском и Бостонском университетах. Сеть состоит из нескольких физических уровней, включая оптоволокно, поддерживающее фазово-модулированные лазеры и запутанные фотоны, а также каналы связи в свободном пространстве. [44] [45]
- SECOQC Венская сеть QKD
- С 2003 по 2008 год проект «Безопасная связь на основе квантовой криптографии» (SECOQC) разработал сеть сотрудничества между рядом европейских учреждений. Архитектура, выбранная для проекта SECOQC, представляет собой архитектуру доверенного ретранслятора, состоящую из двухточечных квантовых каналов между устройствами, где связь на большие расстояния осуществляется с помощью ретрансляторов. [46]
- Китайская иерархическая сеть
- В мае 2009 года иерархическая квантовая сеть была продемонстрирована в Уху, Китай. Иерархическая сеть состоит из магистральной сети из четырех узлов, соединяющих несколько подсетей. Магистральные узлы соединяются через квантовый маршрутизатор с оптической коммутацией. Узлы внутри каждой подсети также подключаются через оптический коммутатор и подключаются к магистральной сети через доверенный ретранслятор. [47]
- Женевская сеть (SwissQuantum)
- Сеть SwissQuantum, разработанная и протестированная в период с 2009 по 2011 год, связала объекты ЦЕРН с Женевским университетом и Hepia в Женеве. Программа SwissQuantum была направлена на внедрение технологий, разработанных в SECOQC и других исследовательских квантовых сетях, в производственную среду. В частности, интеграция с существующими телекоммуникационными сетями, а также ее надежность и надежность. [48]
- Токийская сеть QKD
- В 2010 году ряд организаций из Японии и Евросоюза установили и протестировали сеть Tokyo QKD. Сеть Токио построена на существующих технологиях QKD и приняла сетевую архитектуру, подобную SECOQC. Впервые одноразовое шифрование было реализовано на достаточно высоких скоростях передачи данных для поддержки популярных приложений конечных пользователей, таких как безопасные голосовые и видеоконференции. Предыдущие крупномасштабные сети QKD обычно использовали классические алгоритмы шифрования, такие как AES, для высокоскоростной передачи данных и использовали квантовые ключи для низкоскоростных данных или для регулярной смены ключей классических алгоритмов шифрования. [49]
- Магистральная линия Пекин-Шанхай
- В сентябре 2017 года была официально открыта сеть распространения квантовых ключей протяженностью 2000 км между Пекином и Шанхаем (Китай). Эта магистральная линия будет служить магистралью, соединяющей квантовые сети в Пекине, Шанхае, Цзинане в провинции Шаньдун и Хэфэе в провинции Аньхой. Во время церемонии открытия два сотрудника Банка связи завершили транзакцию из Шанхая в Пекин, используя сеть. Государственная электросетевая корпорация Китая также разрабатывает приложение для управления линией. [50] В качестве повторителей линия использует 32 доверенных узла. [51] В Ухане, столице провинции Хубэй в центральном Китае, также введена в эксплуатацию квантовая телекоммуникационная сеть, которая будет подключена к магистральной магистрали. Планируется последовать примеру других подобных городских квантовых сетей вдоль реки Янцзы. [52]
- В 2021 году исследователи, работающие над этой сетью сетей, сообщили, что они объединили более 700 оптических волокон с двумя линиями QKD-земля-спутник, используя надежную ретрансляционную структуру, для общего расстояния между узлами до ~ 4600 км, что делает ее земной крупнейшая интегрированная сеть квантовой связи. [53] [54]
- ИКНЕТ
- IQNET (Интеллектуальные квантовые сети и технологии) была основана в 2017 году Калифорнийским технологическим институтом и AT&T . Вместе они сотрудничают с Национальной ускорительной лабораторией имени Ферми и Лабораторией реактивного движения . [55] В декабре 2020 года IQNET опубликовал в PRX Quantum работу, в которой сообщалось об успешной телепортации временного интервала кубитов длиной 44 км по оптоволокну . [56] Опубликованная работа впервые включает теоретическое моделирование экспериментальной установки . Двумя испытательными стендами для проведения измерений были квантовая сеть Калифорнийского технологического института и квантовая сеть Фермилаб. Это исследование представляет собой важный шаг в создании квантового Интернета будущего, который произведет революцию в области безопасной связи , хранения данных, точного зондирования и вычислений. [57]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б Кимбл, HJ (19 июня 2008 г.). «Квантовый Интернет». Природа . 453 (7198): 1023–1030. arXiv : 0806.4195 . Бибкод : 2008Natur.453.1023K . дои : 10.1038/nature07127 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 18563153 . S2CID 4404773 .
- ^ Калеффи, Марчелло; Каччапуоти, Анджела Сара; Бьянки, Джузеппе (5 сентября 2018 г.). Квантовый интернет: от коммуникации к распределенным вычислениям! . НАНОКОМ '18 Материалы 5-й Международной конференции ACM по наномасштабным вычислениям и коммуникации. Рейкьявик, Исландия: ACM. arXiv : 1805.04360 . дои : 10.1145/3233188.3233224 .
- ^ «Квантовый Интернет поразит вас. Вот как он будет выглядеть» . Откройте для себя журнал . Проверено 9 октября 2020 г.
- ^ Педно, Эдвин; Ганнелс, Джон А.; Нанничини, Джакомо; Хореш, Лиор; Магерлейн, Томас; Соломоник, Эдгар; Висниефф, Роберт (16 октября 2017 г.). «Преодоление барьера в 49 кубитов при моделировании квантовых схем». arXiv : 1710.05867 [ квант-ph ].
- ^ Перейти обратно: а б с д Это ж г час я Ван Метер, Родни (2014). Квантовые сети . Хобокен: Уайли. стр. 127–196. ISBN 9781118648926 . OCLC 879947342 .
- ^ Крамер, Дж.; Калб, Н.; Рол, Массачусетс; Хенсен, Б.; Блок, М.С.; Маркхэм, М.; Твитчен, диджей; Хэнсон, Р.; Таминиау, TH (05 мая 2016 г.). «Повторяющаяся квантовая коррекция ошибок в непрерывно кодируемом кубите с помощью обратной связи в реальном времени» . Природные коммуникации . 7 : нкоммс11526. arXiv : 1508.01388 . Бибкод : 2016NatCo...711526C . дои : 10.1038/ncomms11526 . ПМЦ 4858808 . ПМИД 27146630 .
- ^ Хенсен, Б.; Берниен, Х.; Дрео, А.Е.; Райзерер, А.; Калб, Н.; Блок, М.С.; Руитенберг, Дж.; Вермюлен, RFL; Схаутен, Р.Н. (29 октября 2015 г.). «Нарушение неравенства Белла без лазеек с использованием спинов электронов, разделенных на 1,3 километра». Природа . 526 (7575): 682–686. arXiv : 1508.05949 . Бибкод : 2015Natur.526..682H . дои : 10.1038/nature15759 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 26503041 . S2CID 205246446 .
- ^ Помпили, М.; Германс, СЛН; Байер, С.; Бойкерс, Гонконг; Хамфрис, ПК; Схоутен, РН; Вермюлен, RFL; Тиггельман, MJ; дос Сантос Мартинс, Л.; Дирксе, Б.; Венер, С.; Хэнсон, Р. (16 апреля 2021 г.). «Реализация многоузловой квантовой сети удаленных твердотельных кубитов». Наука . 372 (6539): 259–264. arXiv : 2102.04471 . Бибкод : 2021Sci...372..259P . дои : 10.1126/science.abg1919 . ПМИД 33859028 . S2CID 231855580 .
- ^ Пфафф, Вольфганг; Хенсен, Басс; Берниен, Ханнес; ван Дам, Сюзанна Б.; Блок, Махиэль С.; Таминиау, Тим Х.; Тиггельман, Марин Дж.; Схаутен, Раймонд Н.; Маркхэм, Мэтью (01 августа 2014 г.). «Безусловная квантовая телепортация между далекими твердотельными кубитами». Наука . 345 (6196): 532–535. arXiv : 1404.4369 . Стартовый код : 2014Sci...345..532P . дои : 10.1126/science.1253512 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 25082696 . S2CID 2190249 .
- ^ Инлек, IV; Крокер, К.; Лихтман, М.; Соснова, К.; Монро, К. (23 июня 2017 г.). «Многовидовой узел с ловушками ионов для квантовых сетей». Письма о физических отзывах . 118 (25): 250502. arXiv : 1702.01062 . Бибкод : 2017PhRvL.118y0502I . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.250502 . ПМИД 28696766 . S2CID 44046802 .
- ^ Пелиццари, Т; Гардинер, ЮАР; Сирак, Дж.И.; Золлер, П. (1995), «Декогеренция, непрерывное наблюдение и квантовые вычисления: модель КЭД с полостью», Physical Review Letters , 75 (21): 3788–3791, Bibcode : 1995PhRvL..75.3788P , doi : 10.1103/physrevlett. 75.3788 , PMID 10059732
- ^ Риттер, Стефан; Нёллеке, Кристиан; Хан, Кэролин; Райзерер, Андреас; Нойцнер, Андреас; Упхофф, Мануэль; Мюке, Мартин; Фигероа, Иден; Бохманн, Йорг; Ремпе, Герхард (2012), «Элементарная квантовая сеть одиночных атомов в оптических полостях», Nature , 484 (7393): 195–200, arXiv : 1202.5955 , Bibcode : 2012Natur.484..195R , doi : 10.1038/nature11023 , PMID 22498625 , S2CID 205228562
- ^ Гиссон, Николас; Риборди, Грегуар; Титтель, Вольфганг; Збинден, Хьюго (2002), «Квантовая криптография», Обзоры современной физики , 74 (1): 145, arXiv : quant-ph/0101098 , Bibcode : 2002RvMP...74..145G , doi : 10.1103/revmodphys.74.145 , S2CID 6979295
- ^ Йирка, Боб (13 февраля 2020 г.). «Квантовые воспоминания опутаны 50-километровым кабелем» . Природа . 578 (7794): 240–245. arXiv : 1903.11284 . дои : 10.1038/s41586-020-1976-7 . ПМИД 32051600 . S2CID 211089074 .
- ^ Хьюз, Ричард Дж; Нордхолт, Джейн Э ; Деркач, Дерек; Петерсон, Чарльз Г. (2002), «Практическое распределение квантовых ключей в свободном пространстве на расстоянии более 10 км при дневном и ночном свете», New Journal of Physics , 4 (1): 43, arXiv : quant-ph/0206092 , Bibcode : 2002NJPh. ...4...43H , doi : 10.1088/1367-2630/4/1/343 , S2CID 119468993
- ^ Инь, Хуан; Цао, Юань; Ли, Ю-Хуай; Ляо, Шэн-Кай; Чжан, Лян; Рен, Джи-Ганг; Цай, Вэнь-Ци; Лю, Вэй-Юэ; Ли, Бо (05 июля 2017 г.). «Спутниковое распространение запутывания на расстоянии более 1200 километров». Наука . 356 (2017): 1140–1144. arXiv : 1707.01339 . Бибкод : 2017arXiv170701339Y . дои : 10.1126/science.aan3211 . ПМИД 28619937 . S2CID 5206894 .
- ^ Кальдераро, Лука; Аньези, Константино; Декуаль, Даниэле; Ведовато, Франческо; Скьявон, Маттео; Сантамато, Альберто; Лучери, Винченца; Бьянко, Джузеппе; Валлоне, Джузеппе; Виллорези, Паоло (2019). «На пути к квантовой связи из глобальных навигационных спутниковых систем». Квантовая наука и технология . 4 (1): 015012. arXiv : 1804.05022 . Бибкод : 2019QS&T....4a5012C . дои : 10.1088/2058-9565/aaefd4 . S2CID 55395441 .
- ^ Бауместер, Дик; Пан, Цзянь Вэй; Мэттл, Клаус; Эйбл, Манфред; Вайнфуртер, Харальд; Цайлингер, Антон (1997), «Экспериментальная квантовая телепортация», Nature , 390 (6660): 575–579, arXiv : 1901.11004 , Bibcode : 1997Natur.390..575B , doi : 10.1038/37539 , S2CID 4422887
- ^ Сангуард, Николя; Саймон, Кристоф; Де Ридматтен, Хьюз; Гизин, Николя (2011), «Квантовые повторители на основе атомных ансамблей и линейной оптики», Reviews of Modern Physics , 83 (1): 33–80, arXiv : 0906.2699 , Bibcode : 2011RvMP...83...33S , doi : 10.1103/revmodphys.83.33 , S2CID 118407183
- ^ Крутянский В.; Кантери, М.; Меранер, М.; Бейт, Дж.; Крчмарский, В.; Шупп, Дж.; Сангуард, Н.; Ланьон, БП (22 мая 2023 г.). «Узел квантового повторителя телекоммуникаций на основе процессора с захваченными ионами» . Письма о физических отзывах . 130 (21): 213601. arXiv : 2210.05418 . Бибкод : 2023PhRvL.130u3601K . doi : 10.1103/PhysRevLett.130.213601 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 37295084 . S2CID 252816066 .
- ^ Нанн, Джошуа (24 мая 2017 г.). «Точка зрения: прочная основа для квантового повторителя» . Физика . 10:55 . Бибкод : 2017PhyOJ..10...55N . дои : 10.1103/физика.10.55 .
- ^ Муралидхаран, Срераман; Ли, Линьшу; Ким, Юнгсан; Луткенхаус, Норберт; Лукин Михаил; Цзян, Лян (2016), «Оптимальные архитектуры для квантовой связи на большие расстояния», Scientific Reports , 6 , Nature: 20463, Bibcode : 2016NatSR...620463M , doi : 10.1038/srep20463 , PMC 4753438 , PMID 26876670
- ^ Калб, Норберт; Райзерер, Андреас А.; Хамфрис, Питер К.; Бейкерманс, Джейкоб Дж.В.; Камерлинг, Стен Дж.; Никерсон, Наоми Х.; Бенджамин, Саймон С.; Твитчен, Дэниел Дж.; Маркхэм, Мэтью (2 июня 2017 г.). «Дистиллация запутанности между узлами твердотельной квантовой сети». Наука . 356 (6341): 928–932. arXiv : 1703.03244 . Бибкод : 2017Sci...356..928K . дои : 10.1126/science.aan0070 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 28572386 . S2CID 206658460 .
- ^ Сасаки, Масахидэ (2017). «Квантовые сети: куда нам двигаться?» . Квантовая наука и технология . 2 (2): 020501. Бибкод : 2017QS&T....2b0501S . дои : 10.1088/2058-9565/aa6994 . ISSN 2058-9565 .
- ^ Таджима, А; Кондо, Т; Фудзивара, М; Ёсино, К; Иидзука, Х; Сакамото, Т; Томита, А; Шимамура, Э; Асами, С; Сасаки, М (2017). «Квантовая сеть распространения ключей для нескольких приложений». Квантовая наука и технология . 2 (3): 034003. Бибкод : 2017QS&T....2c4003T . дои : 10.1088/2058-9565/aa7154 . ISSN 2058-9565 . S2CID 57545550 .
- ^ Kómár, P.; Kessler, E. M.; Bishof, M.; Jiang, L.; Sørensen, A. S.; Ye, J.; Lukin, M. D. (2014-06-15). "A quantum network of clocks". Nature Physics. 10 (8): 582–587. arXiv:1310.6045. Bibcode:2014NatPh..10..582K. doi:10.1038/nphys3000. ISSN 1745-2481. S2CID 16355907.
- ^ Готтесман, Дэниел; Дженневейн, Томас; Крок, Сара (16 августа 2012 г.). «Телескопы с более длинной базой, использующие квантовые повторители». Письма о физических отзывах . 109 (7): 070503. arXiv : 1107.2939 . Бибкод : 2012PhRvL.109g0503G . doi : 10.1103/PhysRevLett.109.070503 . ISSN 0031-9007 . ПМИД 23006349 . S2CID 20073853 .
- ^ Хабибуллин, ET; Боррегор, Дж.; Де Греве, К.; Лукин, доктор медицинских наук (2019). «Квантовые телескопические решетки». Физический обзор А. 100 (2): 022316. arXiv : 1809.03396 . Бибкод : 2019PhRvA.100b2316K . дои : 10.1103/PhysRevA.100.022316 .
- ^ Малани, Роберт (2016). «Квантовый автомобиль» . Письма IEEE о беспроводной связи . 5 (6): 624–627. arXiv : 1512.03521 . дои : 10.1109/LWC.2016.2607740 . S2CID 2483729 .
- ^ Бродбент, Энн; Фицсаймонс, Джозеф; Кашефи, Эльхам (2009–2010 гг.). «Универсальные слепые квантовые вычисления» . 2009 50-й ежегодный симпозиум IEEE по основам информатики . стр. 517–526. arXiv : 0807.4154 . дои : 10.1109/FOCS.2009.36 . hdl : 20.500.11820/11ca3f3d-e712-466a-a16d-74088b2675fa . ISBN 978-1-4244-5116-6 . S2CID 650251 .
- ^ Масторакис, Никос Э. Сети и квантовые вычисления . Издательство Nova Science, 2012.
- ^ Перейти обратно: а б с Анантасвами, Анил (август 2019 г.). «Квантовый Интернет появляется, по одному эксперименту за раз» . Научный американец . Проверено 12 октября 2020 г.
- ^ Лепренс-Ренге, Дафна. «Что такое квантовый интернет? Все, что вам нужно знать о странном будущем квантовых сетей» . ЗДНет . Проверено 12 октября 2020 г.
- ^ «Многопользовательская коммуникационная сеть прокладывает путь к квантовому Интернету» . Мир физики . 8 сентября 2020 г. Проверено 8 октября 2020 г.
- ^ Джоши, Сиддарт Кодуру; Актас, Джейлан; Венгеровский, Сёрен; Лончарич, Мартин; Нойманн, Себастьян Филипп; Лю, Бо; Шайдль, Томас; Лоренцо, Гильермо Куррас; Самец, Желько; Клинг, Лоран; Цю, Алекс; Разави, Мохсен; Стипчевич, Марио; Рарити, Джон Г.; Урсин, Руперт (1 сентября 2020 г.). «Городская квантовая сеть связи с восемью пользователями без узлов» . Достижения науки . 6 (36): eaba0959. arXiv : 1907.08229 . Бибкод : 2020SciA....6..959J . дои : 10.1126/sciadv.aba0959 . ISSN 2375-2548 . ПМЦ 7467697 . ПМИД 32917585 .
Текст и изображения доступны по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ Фарделли, Ингрид (17 августа 2022 г.). «Запутывание двух систем квантовой памяти, находящихся на расстоянии 12,5 км друг от друга» . Физика.орг .
- ^ Мец, Кейд (25 мая 2022 г.). « Квантовый Интернет» приближается к успеху в области телепортации данных» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 26 мая 2022 г.
- ^ Даннинг, Хейли (17 апреля 2024 г.). «Важнейшее соединение для «квантового Интернета» установлено впервые» .
- ^ «Квантовые системы учатся совместным вычислениям» . физ.орг . Проверено 7 марта 2021 г.
- ^ Дайс, Северин; Лангенфельд, Стефан; Вельте, Стефан; Дистанте, Эмануэле; Томас, Филип; Хартунг, Лукас; Морен, Оливье; Ремпе, Герхард (5 февраля 2021 г.). «Квантово-логический шлюз между удаленными модулями квантовой сети» . Наука . 371 (6529): 614–617. arXiv : 2103.13095 . Бибкод : 2021Sci...371..614D . дои : 10.1126/science.abe3150 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 33542133 . S2CID 231808141 . Проверено 7 марта 2021 г.
- ^ Джарра, Катарина (5 ноября 2020 г.). «Физики разрабатывают эффективный модем для будущего квантового Интернета» . Физика.орг . Проверено 5 ноября 2020 г.
- ^ «Использование дронов для создания локальных квантовых сетей» . физ.орг . Проверено 12 февраля 2021 г.
- ^ Лю, Хуа-Ин; Гу, Чаншэн; Ни, Синь, Ран; Ху, Го, Цзянь; Сяопэн; Чжао, Ган; Гун, Ян-Сяо; Се, Чжу, Ши-Нин (15 января ) . 2021 г. 126 (2): 020503. Бибкод : 2021PhRvL.126b0503L . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.020503 . ISSN 0031-9007 . PMID 33512193. 1 S2CID 231761406. изд. 12 февраля 202 г. .
- ^ Эллиот, Чип (2002), «Построение квантовой сети», New Journal of Physics , 4 (1): 46, Bibcode : 2002NJPh....4...46E , doi : 10.1088/1367-2630/4/1 /346
- ^ Эллиотт, Чип; Колвин, Александр; Пирсон, Дэвид; Пикало, Алексей; Шлафер, Джон; Да, Генри (2005), «Текущий статус квантовой сети DARPA», Защита и безопасность , Международное общество оптики и фотоники: 138–149.
- ^ Пеев, Момчил; Пэчер, Кристоф; Аллеом, Ромен; Баррейро, Клаудио; Боуда, Ян; Боксляйтнер, В; Дебюисшер, Тьерри; Диаманти, Элени; Дианати, М; Дайнс, Дж. Ф. (2009), «Сеть распространения квантовых ключей SECOQC в Вене», New Journal of Physics , 11 (7), IOP Publishing: 075001, Bibcode : 2009NJPh...11g5001P , doi : 10.1088/1367-2630/11 /7/075001
- ^ Сюй, ФанСинг; Ван, Шуан; Инь, Чжан, Ян; Чжоу, Чжао, ИБо; Ли, Лю, Донг (2009), «Полевой эксперимент по устойчивой иерархии». столичная сеть квантовой криптографии», Chinese Science Bulletin , 54 (17), Springer: 2991–2997, arXiv : 0906.3576 , Bibcode : 2009ChSBu..54.2991X , doi : 10.1007/s11434-009-0526-3 , S2CID 1183001 1 2
- ^ Стуки, Дэмиен; Легр, Матье; Бунчу, Ф; Клаузен, Б; Фельбер, Надин; Гизен, Николя; Хенцен, Л; Жюно, Паскаль; Лицисторф, Г; Монбарон, Патрик (2011). «Долгосрочная работа сети распределения квантовых ключей SwissQuantum в полевых условиях». Новый журнал физики . 13 (12). Издательство IOP: 123001. arXiv : 1203.4940 . Бибкод : 2011NJPh...13l3001S . дои : 10.1088/1367-2630/13/12/123001 . S2CID 54502793 .
- ^ Сасаки, М; Фудзивара, М; Исидзука, Х; Клаус, В; Вакуи, К; Такеока, М; Мики, С; Ямасита, Т; Ван, З; Танака, А. (2011), «Полевые испытания распределения квантовых ключей в токийской сети QKD», Optics Express , 19 (11), Оптическое общество Америки: 10387–10409, arXiv : 1103.3566 , Bibcode : 2011OExpr..1910387S , doi : 10.1364/oe.19.010387 , PMID 21643295 , S2CID 593516
- ^ Чжан, Чжихао (30 сентября 2017 г.). «Квантовая связь Пекин-Шанхай: «новая эра» » . Китай Дейли.
- ^ Кортленд, Рэйчел (26 октября 2016 г.). «Квантовая связь Китая протяженностью 2000 км почти завершена» . IEEE Spectrum: Новости технологий, техники и науки.
- ^ «Квантовые сети связи введены в эксплуатацию в центральном Китае» . Синьхуа. 2017-10-31. Архивировано из оригинала 28 марта 2018 года.
- ^ «Первая в мире интегрированная сеть квантовой связи» . физ.орг . Проверено 11 февраля 2021 г.
- ^ Чен, Ю-Ао; Чэнь, Тэн-Юнь; Цай, Вэнь-Ци, Чжан, Цзюнь; Чэнь, Цзюань; Жэнь, Цзи-Ган; Хан, Шэн-Лун; Лян, Кен; Чжао, Мэй-Шэн; Чжан, Лян; Ян, Ци; Лу, Чао-Ян; Ван, Цзян-Юй, Ли; Чжи; Пан, Цзянь-Вэй (январь 2021 г.). космосом и землей на расстоянии . » Интегрированная квантовой более « между километров 4600 связи сеть 10.1038/s41586-020-03093-8 . ISSN 1476-4687 . PMID 33408416. 11 S2CID 230812317. Проверено февраля 2021 г.
- ^ «INQNET – пресс-релиз» . inqnet.caltech.edu . Проверено 26 декабря 2020 г.
- ^ Валиварти, Раджу; Дэвис, Саманта И.; Пенья, Кристиан; Се, Си; Лаук, Николай; Нарваес, Лаутаро; Аллмарас, Джейсон П.; Бейер, Эндрю Д.; Гим, Евон; Хусейн, Мерадж; Искандер, Георгий (04 декабря 2020 г.). «Системы телепортации на пути к квантовому Интернету» . PRX Квантум . 1 (2): 020317. arXiv : 2007.11157 . Бибкод : 2020PRXQ....1b0317V . дои : 10.1103/PRXQuantum.1.020317 .
- ^ «Квантовый Интернет протестирован в Калифорнийском технологическом институте и Фермилабе» . Калифорнийский технологический институт . 14 декабря 2020 г. Проверено 26 декабря 2020 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Венер, Стефани; Элкусс, Дэвид; Хэнсон, Рональд (2018). «Квантовый Интернет: видение будущего». Наука . 362 (6412): eaam9288. Бибкод : 2018Sci...362.9288W . дои : 10.1126/science.aam9288 . ПМИД 30337383 . S2CID 53018298 .
- Разави, Мохсен (2018). Введение в квантовые коммуникационные сети: или как мы будем общаться в квантовую эпоху? . Издательство Морган и Клейпул. Бибкод : 2018iqcn.book.....R . дои : 10.1088/978-1-6817-4653-1 . ISBN 978-1-6817-4653-1 .
- Роде, Питер П. (2021). Квантовый Интернет: Вторая квантовая революция . Издательство Кембриджского университета. дои : 10.1017/9781108868815 . ISBN 9781108868815 . S2CID 239184623 .
- Вэй, Ши-Хай; и другие. (2022). «На пути к реальным квантовым сетям: обзор». Обзоры лазеров и фотоники . 16 (3): 2100219. arXiv : 2201.04802 . Бибкод : 2022LPRv...1600219W . дои : 10.1002/lpor.202100219 . S2CID 245906136 .
- Ноккала, Йоханнес; Пиило, Юрки; Бьянкони, Джинестра (2023). «Сложные квантовые сети: актуальный обзор». arXiv : 2311.16265 [ квант-ph ].
Внешние ссылки [ править ]
- https://web.archive.org/web/20090716121402/http://itvibe.com/news/2583/
- http://hadamard.com/news/index.php?title=THE_FIRST_TELEPORTED_QUANTUM_INFORMATION_OVER_A_NETWORK
- Эллиотт, Чип (2004). «Квантовая сеть DARPA». arXiv : Quant-ph/0412029 .
- http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse571-07/ftp/quantum/
- https://web.archive.org/web/20141229113448/http://www.ipod.org.uk/reality/reality_quantum_entanglement.asp
