Возможности квантовых компьютеров приумножатся, когда их начнут соединять в сети. И будет отлично, если эти сети будут построены на уже имеющихся волоконно-оптических каналах. Так будет дешевле, а в придачу это повысит защищённость обычных каналов передачи информации. Другое дело, что «квантовые» фотоны и обычные плохо совмещаются в одном канале, ведь квантовые состояния чувствительны к помехам и легко разрушаются, но в Германии научились справляться с этим.

Источник изображения: Leibniz University Hannover

Эксперимент поставили учёные из Ганноверского университета им. Лейбница (Leibniz University Hannover). Он должен был показать, что квантовая информация и классическая цифровая может быть передана по одному и тому же оптическому волокну. Потенциально это будет означать абсолютно защищённый от взлома обычный интернет, а также объединение в будущем нескольких квантовых компьютеров в кластеры для решения невообразимых сегодня по сложности задач.

«Чтобы сделать квантовый интернет реальностью, нам нужно передавать запутанные фотоны по оптоволоконным сетям, — поясняет физик Майкл Кус (Michael Kues) из Ганноверского университета им. Лейбница. — Мы также хотим продолжать использовать оптические волокна для обычной передачи данных. Наше исследование — важный шаг к объединению обычного Интернета с квантовым интернетом».

Источник изображения: Science Advances 2024

Для совмещения квантового и обычного оптического сигнала в одном канале учёные воспользовались самодельным модулятором с линейным изменением фазы или задержки (т.н. серродином). Серродин производит сдвиг фаз оптического сигнала в оптоволокне (в одном частотном канале), чтобы поместить туда одновременно квантовые и классические данные. Как показал опыт, это не разрушает запутанность фотонов. На выходе таким же образом потоки разделяются на квантовый и обычный для обработки каждого на своём приёмнике.

Подчеркнём, всё происходит в одном частотном канале, а не просто в волокне, где частотных каналов могут быть десятки и даже сотни. Тем самым обычная пропускная способность снизится незначительно, открывая путь к более быстрому появлению квантового интернета.

Повышение рабочих частот сотовой связи ведёт к расширению канала передачи данных, но также сокращает дистанцию уверенной связи. Это происходит по причине более сильного затухания высокочастотного сигнала в препятствиях. Вопрос решается увеличением числа базовых станций и их более плотным размещением. В Японии придумали такой способ размещения, плотнее которого не бывает — там установили станцию на оконное стекло, покрыв сигналом помещение и соседнюю улицу.

Источник изображения: JTower

Решение об установке базовых станций (антенн) на оконные стёкла приняла компания JTower, создающая и предоставляющая в аренду сотовым операторам телекоммуникационную инфраструктуру, включая вышки сотовой связи. Вместе с производителем стекла — компанией AGC Inc — JTower разработала антенну диапазона 5G для размещения на оконных стёклах. Первым опытом воспользовался оператор NTT Docomo.

По замыслу JTower, установка антенн 5G на стёкла позволит обеспечить наилучшую связь в помещениях и одновременно на улице за окном. Это может понадобиться не везде, а там, где ландшафт затрудняет создать нормальное покрытие или пространство за окном часто используется для массовых мероприятий. Представленная антенна и оборудование покрывает диапазон 5G Sub6 (до 6 ГГц). Первая установка произведена на окна здания Shinjuku 3-chome East Building.

По мнению разработчика, это будет выглядеть эстетично и естественно плюс не будет бросаться в глаза, особенно в свете того, что базовые станции сотовой связи серьёзно раздражают определённую долю граждан.