Lumilikha ang mga mananaliksik ng unang network ng kabuuan batay sa interweaving

Ang impression ng artist ng isang kabuuan network na may tatlong mga node. May-akda: Matteo Pompili para sa QuTech

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa QuTech sa Netherlands ay nag-uulat tungkol sa pagpapatupad ng unang multi-node kuantum network na kumokonekta sa tatlong mga processor ng kabuuan. Bilang karagdagan, nakamit nila ang kumpirmasyon ng prinsipyo ng pagpapakita ng mga pangunahing mga protocol ng kabuuan ng network. Ang kanilang mga resulta ay nagmamarka ng isang mahalagang milyahe sa daan patungo sa isang hinaharap na kabuuan ng Internet at ngayon ay nai-publish sa Agham.

Quantum Internet

Ang kapangyarihan ng Internet ay pinapayagan ang anumang dalawang mga computer sa Earth na maiugnay sa bawat isa, na pinapayagan ang mga application na hindi maiisip noong oras ng paglikha nito mga dekada na ang nakalilipas. Ngayon, ang mga mananaliksik sa maraming mga lab sa buong mundo ay nagtatrabaho sa mga unang bersyon ng kabuuan ng Internet – isang network na maaaring kumonekta sa anumang dalawang mga aparato ng kabuuan, tulad ng mga computer na kabuuan o sensor, sa mahabang distansya. Habang ang Internet ngayon ay kumakalat ng impormasyon sa mga piraso (maaari itong 0 o 1), sa hinaharap na kabuuan ng Internet ay gagamit ng mga quantum bits na maaaring 0 at 1 nang sabay-sabay. “Ang Quantum Internet ay magbubukas ng isang saklaw ng mga bagong application, mula sa hindi masisira na komunikasyon at cloud computing na may kumpletong privacy ng gumagamit hanggang sa mataas na katumpakan ng imbakan ng oras,” sabi ni Matteo Pompili, isang nagtapos na mag-aaral at miyembro ng pangkat ng pananaliksik. “At tulad ng Internet 40 taon na ang nakakaraan, marahil maraming mga app na hindi natin mahulaan ngayon.”

Magtrabaho sa quantum node

Gumagawa ang mga mananaliksik sa isa sa mga node ng kabuuan ng network, kung saan ididirekta ng mga salamin at filter ang mga laser beam sa mga chips ng brilyante. May-akda: Mariec de Lorin para sa QuTech

Papunta sa lahat ng pook komunikasyon

Ang mga unang hakbang patungo sa kabuuan ng Internet ay nagawa sa huling dekada sa pamamagitan ng pagkonekta ng dalawang mga aparato ng kabuuan na mayroong direktang pisikal na koneksyon. Gayunpaman, ang kakayahang magpadala ng impormasyong pang-kabuuan sa pamamagitan ng mga intermediate node (katulad ng isang router sa klasikal na Internet) ay napakahalaga para sa paglikha ng isang nasusukat na kabuuan ng network. Bilang karagdagan, maraming mga promising mga programa sa kabuuan ng Internet ay umaasa sa mga buhol na bitum na piraso na ipinamamahagi sa pagitan ng maraming mga node. Ang pagkalito ay isang kababalaghan na sinusunod sa isang scale ng dami, at sa prinsipyo ay nag-uugnay sa mga maliit na butil sa maliit at kahit na malalayong distansya. Nagbibigay ito ng mga computer na kwantum kasama ang kanilang napakalaking kapangyarihan sa computing, at ito ay isang pangunahing mapagkukunan para sa pagpapalitan ng impormasyon sa kabuuan sa pamamagitan ng hinaharap na kabuuan ng Internet. Ang pagpapatupad ng network ng kabuuan nito sa lab, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa QuTech – isang pakikipagtulungan sa pagitan ng Delft University of Technology at TNO – ang unang kumonekta sa dalawang mga prosesor ng kabuuan sa pamamagitan ng isang intermediate node at nagtaguyod ng isang pangkaraniwang interweaving sa pagitan ng maraming mga standal na prosesor ng kabuuan.


Isang animasyon na nagpapaliwanag sa unang rudimentary kuantum network sa buong mundo. Kredito: Slimplot para sa QuTech

Pagpapatakbo ng kabuuan ng network

Ang rudimentary kuantum network ay binubuo ng tatlong mga node ng kabuuan sa ilang distansya sa isang gusali. Upang magawa ang mga node na ito tulad ng isang tunay na network, kinailangan ng mga mananaliksik na lumikha ng isang bagong arkitektura na nagpapahintulot sa kanila na masukat nang lampas sa isang solong link. Ang gitnang node (tinatawag na Bob) ay may pisikal na koneksyon sa parehong panlabas na mga node (tinatawag na Alice at Charlie), na nagbibigay-daan sa iyo upang magtatag ng mga koneksyon sa bawat isa sa mga node na ito. Nilagyan si Bob ng isang karagdagang bit na kabuuan na maaaring magamit bilang memorya, pinapayagan kang mag-imbak ng dati nang nilikha na link sa kabuuan habang lumilikha ng isang bagong link. Kapag natatag ang mga bono ng kabuuan ng Alice-Bob at Bob-Charlie, ang hanay ng mga pagpapatakbo ng kabuuan ni Bob ay binago ang mga sangguniang ito sa mga bono ng kabuuan ni Alice-Charlie. Bilang kahalili, sa pamamagitan ng pagsasagawa ng isa pang hanay ng mga pagpapatakbo ng kabuuan sa Bob, isang interweaving ang itinatag sa pagitan ng lahat ng tatlong mga node.

Matteo Pampili at Sophie Hermans

Ang mga kapwa may-akda na si Matteo Pampili (kaliwa) at Sophie Hermans (kanan), kapwa nagtapos na mag-aaral sa grupo ni Ronald Hanson, ay nasa isa sa mga node ng kabuuan ng network. May-akda: Mariec de Lorin para sa QuTech

Handa na para sa susunod na paggamit

Ang isang mahalagang tampok ng network ay inihayag nito ang matagumpay na pagkumpleto ng mga (talagang probabilistic) na mga protokol na may signal na “flag”. Ang gayong mensahe ay mahalaga para sa kakayahang sumukat, dahil maraming mga naturang mga protokol ang kailangang pagsamahin sa hinaharap na kabuuan ng Internet. “Kapag nilikha, nai-save namin ang mga nalilito na estado sa pamamagitan ng pagprotekta sa kanila mula sa ingay,” sabi ni Sophie Hermans, isa pang miyembro ng koponan. “Nangangahulugan ito na, sa prinsipyo, maaari naming gamitin ang mga estado na ito upang ipamahagi ang mga key ng kabuuan, pagkalkula ng kabuuan, o anumang iba pang kasunod na proteksyon ng kabuuan.”

Quantum Internet Demonstrator

Ang unang magkakaugnay na kabuuan ng network na ito ay nagbibigay sa mga mananaliksik ng isang natatanging bench ng pagsubok para sa pagbuo at pagsubok ng kabuuan ng Internet hardware, software, at mga protocol. “Ang hinaharap na kabuuan ng Internet ay binubuo ng hindi mabilang na mga aparato ng kabuuan at mga intermedyang node,” sabi ni Ronald Hanson, na namuno sa pangkat ng pananaliksik. “Ang mga kasamahan sa QuTech ay isinasaalang-alang na ang pagiging tugma sa hinaharap sa mga umiiral na imprastraktura ng data.” Sa isang pagkakataon, ang kasalukuyang diskarte sa prinsipyo ay susubukan sa labas ng laboratoryo sa mayroon nang telecommunications fiber – sa Quantum Quantum Internet Demonstrator, kung saan ang unang pakikipag-usap sa metropolitan ay dapat na nakumpleto noong 2022.

Mga layer ng isang mas mataas na antas

Sa lab, magtutuon ang mga mananaliksik sa pagdaragdag ng higit pang mga kwantum piraso sa kanilang three-node network at sa pagdaragdag ng mas mataas na antas ng software at mga antas ng hardware. Pampili: “Kapag ang lahat ng mga antas ng pamamahala at mataas na antas na interface ay binuo upang patakbuhin ang network, ang sinuman ay maaaring magsulat at magpatakbo ng isang application ng network nang hindi na nauunawaan kung paano gumagana ang mga laser at cryostat. Iyon ang tunay na layunin. “

Sanggunian: “Pagpapatupad ng isang multi-node na kabuuan ng network ng mga malalayong solidong estado na qubit” M. Pampili, S.L.N. Hermans, S. Bayer, HKC Bakers, P.K. Humphreys, R.N. Schutten, W.F.L. Vermelen, M.J. Dirkse, S. Wehner at R. Hanson, Abril 16, 2021, Agham.
DOI: 10.1126 / science.abg1919

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.