Síť GothamQ pod New Yorkem. Kredit: Physics Magazine via APS.

Ačkoliv to není na první pohled příliš znát, kvantové technologie už zvolna přicházejí. Týká se to i kvantových komunikačních sítí, které, jak se ukázalo, mohou operovat v již existujících optických vláknech. Než se ale kvantové sítě objeví na trhu, bude nutné překonat zranitelnost kvantových stavů v optických vláknech a zajistit dostatečně kvalitní signál.

Mehdi Namazi. Kredit: M. Namazi.

Odborníci Qunnect Inc. z newyorského Brooklynu teď udělali podstatný krok k tomu, aby bylo možné provozovat automatizované kvantové sítě v reálném městském prostředí, jako například pod ulicemi New York City.

Úspěšně otestovali prototyp kvantové sítě se slibným názvem GothamQ, kterou vybudovali v zapůjčených optických kabelech o celkové délce 34 kilometrů.

Zařízení Qu-VAL pro provoz kvantové sítě. Kredit: Mehdi Namazi of Qunnect.

Technologie s přenosem entanglovaných, tedy kvantově provázaných fotonů v podobném prostředí se objevily již dříve. Obvykle ale trpěly přílišným množstvím šumu z prostředí a polarizačním driftem v optickém vláknu na to, aby z nich mohla vzniknout stabilní síť pro dlouhodobý provoz. Pak do toho vstoupil Qunnect, jak říká jeho spoluzakladatel Mehdi Namazi.

Síť GothamQ využívala polarizačně entanglované fotony a pracovala nepřetržitě 15 dní. Při přenosové rychlosti 20 tisíc párů entanglovaných fotonů za sekundu dosáhli spolehlivosti (compensation fidelity) asi 99 procent. Při rychlosti půl milionu párů entanglovaných fotonů za sekundu to stále bylo zhruba 90 procent.

Polarizace fotonu je vlastně rovinou kmitů elektrického pole. Tým Qunnectu použil polarizačně entanglované fotony, protože se snadno vyrábějí, snadno se s nimi manipuluje polarizačními filtry, a také se snadno měří. V síti GothamQ kvantově provázali infračervený foton o vlnové délce 1 324 nanometrů s blízce infračerveným fotonem o vlnové délce 795 nanometrů. Druhý z fotonů je kompatibilní s rubidiovými atomárními systémy, které se používají v kvantových pamětích a kvantových procesorech. Praktické kvantové sítě jsou zase o něco blíž.

Video: Q2B23 SV | GothamQ – An Network for Distributing Entanglement in NYC | Noel Goddard

Literatura

Physorg 24. 8. 2024.

PRX Quantum 5: 030330.