Секрет скорости 110,8 Тбит/с: команда учёных объединила квантовую связь и оптическую сеть

Международная команда ученых совершила прорыв в области квантовой связи, продемонстрировав первую в мире реальную интеграцию квантового распределения ключей (QKD) с классической когерентной оптической связью со скоростью 110,8 Тбит/с по многожильному оптоволокну в итальянской Л'Акуиле.

Это достижение открывает впечатляющие перспективы для создания защищенных высокопроизводительных оптических сетей связи будущего. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Light: Science & Applications.

Квантовое распределение ключей (QKD) обеспечивает несокрушимую безопасность, но его передача по одному оптоволокну с обычными высокоскоростными данными остается трудной задачей ввиду чрезвычайной чувствительности квантовых сигналов к шуму. Квантовое распределение ключей (QKD) обеспечивает передачу информации с абсолютной защитой от перехвата.

Разнесение по длинам волн: непредсказуемые помехи и многожильные кабели

Решением может быть разнесение QKD и классических сигналов по разным длинам волн или каналам, и лабораторные эксперименты это доказали, но в реальных полевых условиях часто возникают непредсказуемые помехи, особенно в многожильных кабелях. Создание квантового интернета требует решения проблемы помех и обеспечения стабильной передачи данных в реальных условиях.

Международная команда ученых эту проблему преодолела, продемонстрировала первую в мире реальную интеграцию QKD с классической когерентной оптической связью со скоростью 110,8 Тбит/с по многожильному оптоволокну в итальянской Л'Акуиле. Л'Акуила стала местом проведения важного эксперимента, который приближает создание квантового интернета.

Четырехжильный кабель: квантовые сигналы и классические данные в полном объеме C-диапазона

Исследователи использовали сегмент городской телекоммуникационной сети, проложенный под землей четырехжильным кабелем. Одна жила была выделена для квантовых сигналов, а остальные три несли классические данные в полном объеме C-диапазона. Использование многожильного кабеля позволило одновременно передавать квантовые и классические данные, максимально используя существующую инфраструктуру.

Чтобы уменьшить межжильный шум спонтанного комбинационного рассеяния — ключевой источник деградации квантового сигнала — экспериментаторы предложили и подтвердили на практике теоретическую модель для оптимизации распределения длин волн и направленности. Уменьшение шума является важным шагом для обеспечения стабильной передачи квантовых сигналов.

Встречное распространение: стабильная генерация квантового ключа и рекордная пропускная способность

Применив встречное распространение для классических жил и точно настроив параметры системы, им удалось добиться стабильной генерации квантового ключа на расстоянии 25,2 километра, сохранив при этом рекордную пропускную способность для классических данных. Встречное распространение и точная настройка параметров позволили достичь стабильной передачи квантовых и классических данных на большие расстояния.

Успех эксперимента, уверены его авторы, представляет собой важную веху в создании защищенных высокопроизводительных оптических сетей связи будущего. Возможность объединения квантовых и классических сигналов в рамках одной физической волоконно-оптической инфраструктуры удешевляет внедрение передовых технологий и переводит квантовый интернет из разряда научной фантастики в реальность ближайшего будущего. Объединение квантовых и классических сигналов снижает стоимость создания квантового интернета и делает его более доступным.

Защищенные сети, центры обработки данных и системы дальней связи: перспективы для безопасности и пропускной способности

Исследование открывает впечатляющие перспективы для защищенных городских сетей, центров обработки данных и систем дальней связи, сочетающих безопасность и пропускную способность. Квантовый интернет обеспечит новый уровень безопасности для передачи данных в различных областях.

"Впервые такая демонстрация была проведена в реальных полевых условиях с полным использованием C-диапазона. Наша модель предоставляет практическое руководство для масштабируемой интеграции QKD и классической связи в будущих многожильных волоконных сетях", — заключается в статье.

Результаты исследования предоставляют практическое руководство для создания квантового интернета в реальных условиях.

Интересные факты о квантовой связи

Квантовая связь использует законы квантовой механики для передачи информации с высокой степенью защиты.
Квантовое распределение ключей (QKD) является одним из ключевых элементов квантовой связи.
Квантовый интернет может обеспечить новый уровень безопасности для передачи данных в различных областях, таких как финансы, оборона и государственное управление.

В заключение, успешная интеграция квантового распределения ключей с рекордной скоростью передачи данных по оптоволокну в городской сети является важным шагом на пути к созданию квантового интернета. Это открытие открывает новые перспективы для защищенных высокопроизводительных сетей связи и переводит квантовый интернет из разряда научной фантастики в реальность ближайшего будущего.