อินเทอร์เน็ตควอนตัม

พลังของอินเทอร์เน็ตคือช่วยให้คอมพิวเตอร์สองเครื่องบนโลกสามารถเชื่อมต่อกันได้ทำให้แอปพลิเคชันต่างๆไม่คาดคิดในช่วงเวลาของการสร้างเมื่อหลายสิบปีก่อน วันนี้นักวิจัยในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลกกำลังทำงานกับอินเทอร์เน็ตควอนตัมเวอร์ชันแรกซึ่งเป็นเครือข่ายที่สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ควอนตัมสองเครื่องเช่นคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือเซ็นเซอร์ในระยะทางไกล ๆ ในขณะที่อินเทอร์เน็ตในปัจจุบันกระจายข้อมูลเป็นบิต (ซึ่งอาจเป็น 0 หรือ 1) อินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคตจะใช้ประโยชน์จากควอนตัมบิตที่สามารถเป็น 0 และ 1 ได้ในเวลาเดียวกัน `` อินเทอร์เน็ตควอนตัมจะเปิดแอปพลิเคชั่นใหม่ ๆ ตั้งแต่การสื่อสารที่ไร้สิ่งรบกวนและการประมวลผลแบบคลาวด์พร้อมความเป็นส่วนตัวของผู้ใช้อย่างสมบูรณ์ไปจนถึงการรักษาเวลาที่มีความแม่นยำสูง 'มัตเตโอปอมปิลีนักศึกษาปริญญาเอกและสมาชิกของทีมวิจัยกล่าว '

ต่อการเชื่อมต่อที่แพร่หลาย

ก้าวแรกสู่อินเทอร์เน็ตควอนตัมเกิดขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมาโดยการเชื่อมโยงอุปกรณ์ควอนตัมสองเครื่องที่แชร์ลิงก์ทางกายภาพโดยตรง อย่างไรก็ตามความสามารถในการส่งข้อมูลควอนตัมผ่านโหนดระดับกลาง (คล้ายกับเราเตอร์ในอินเทอร์เน็ตคลาสสิก) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างเครือข่ายควอนตัมที่ปรับขนาดได้ นอกจากนี้แอปพลิเคชั่นอินเทอร์เน็ตควอนตัมที่มีแนวโน้มจำนวนมากต้องอาศัยบิตควอนตัมที่พันกันเพื่อกระจายระหว่างโหนดหลาย ๆ โหนด Entanglement เป็นปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ในระดับควอนตัมโดยพื้นฐานแล้วจะเชื่อมต่ออนุภาคที่มีขนาดเล็กและแม้ในระยะทางไกล ให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีพลังในการคำนวณมหาศาลและเป็นแหล่งข้อมูลพื้นฐานสำหรับการแบ่งปันข้อมูลควอนตัมผ่านอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคต ด้วยการตระหนักถึงเครือข่ายควอนตัมของพวกเขาในห้องปฏิบัติการ

ปฏิบัติการเครือข่ายควอนตัม

เครือข่ายควอนตัมพื้นฐานประกอบด้วยโหนดควอนตัมสามโหนดที่ระยะห่างภายในอาคารเดียวกัน เพื่อให้โหนดเหล่านี้ทำงานเป็นเครือข่ายที่แท้จริงนักวิจัยต้องคิดค้นสถาปัตยกรรมใหม่ที่ช่วยให้สามารถปรับขนาดได้นอกเหนือจากลิงก์เดียว โหนดกลาง (เรียกว่า Bob) มีการเชื่อมต่อทางกายภาพกับโหนดภายนอกทั้งสอง (เรียกว่า Alice และ Charlie) ทำให้สามารถสร้างการเชื่อมโยงแบบพัวพันกับแต่ละโหนดเหล่านี้ได้ Bob มาพร้อมกับบิตควอนตัมเพิ่มเติมที่สามารถใช้เป็นหน่วยความจำทำให้สามารถจัดเก็บลิงค์ควอนตัมที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้ได้ในขณะที่กำลังสร้างลิงค์ใหม่ หลังจากสร้างการเชื่อมโยงควอนตัม Alice-Bob และ Bob-Charlie ชุดของการดำเนินการควอนตัมที่ Bob จะแปลงลิงก์เหล่านี้เป็นลิงก์ควอนตัม Alice-Charlie หรือโดยการดำเนินการควอนตัมชุดอื่นที่ Bob

พร้อมสำหรับการใช้งานในภายหลัง

คุณลักษณะที่สำคัญของเครือข่ายคือการประกาศความสำเร็จของโปรโตคอลเหล่านี้ (ความน่าจะเป็นภายใน) ด้วยสัญญาณ "แฟล็ก" การประกาศดังกล่าวมีความสำคัญต่อความสามารถในการปรับขยายเนื่องจากในอนาคตอินเทอร์เน็ตควอนตัมหลายโปรโตคอลดังกล่าวจะต้องเชื่อมต่อกัน โซฟีเฮอร์มันสมาชิกอีกคนหนึ่งของทีมกล่าวว่า 'เมื่อก่อตั้งขึ้นแล้วเราสามารถรักษาสถานะที่พันกันเป็นผลให้ปกป้องพวกเขาจากเสียงรบกวนได้' 'หมายความว่าโดยหลักการแล้วเราสามารถใช้สถานะเหล่านี้สำหรับการแจกแจงคีย์ควอนตัมการคำนวณควอนตัมหรือโปรโตคอลควอนตัมอื่น ๆ ที่ตามมาได้'

Quantum Internet Demonstrator

เครือข่ายควอนตัมแบบพัวพันครั้งแรกนี้ช่วยให้นักวิจัยได้รับการทดสอบเฉพาะสำหรับการพัฒนาและทดสอบฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์และโปรโตคอลอินเทอร์เน็ตควอนตัม 'อินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคตจะประกอบด้วยอุปกรณ์ควอนตัมและโหนดระดับกลางจำนวนนับไม่ถ้วน' โรนัลด์แฮนสันผู้นำทีมวิจัยกล่าว 'เพื่อนร่วมงานของ QuTech กำลังมองหาความเข้ากันได้ในอนาคตกับโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลที่มีอยู่' ในเวลาที่กำหนดแนวทางการพิสูจน์หลักการในปัจจุบันจะได้รับการทดสอบนอกห้องปฏิบัติการเกี่ยวกับเส้นใยโทรคมนาคมที่มีอยู่ - บน Quantum Internet Demonstrator ของ QuTech ซึ่งการเชื่อมโยงมหานครแห่งแรกมีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2565

เลเยอร์ระดับสูงขึ้น

ในห้องปฏิบัติการนักวิจัยจะมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มบิตควอนตัมให้มากขึ้นในเครือข่ายสามโหนดและการเพิ่มชั้นซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ในระดับที่สูงขึ้น Pompili: 'เมื่อมีการพัฒนาชั้นควบคุมและอินเตอร์เฟสระดับสูงทั้งหมดสำหรับการรันเครือข่ายแล้วทุกคนจะสามารถเขียนและเรียกใช้แอปพลิเคชันเครือข่ายได้โดยไม่จำเป็นต้องเข้าใจว่าเลเซอร์และ cryostats ทำงานอย่างไร นั่นคือเป้าหมายสุดท้าย '