Китайские учёные создали сеть квантового распределения ключей на чипах протяжённостью 3700 км

Китайские исследователи разработали первую в мире крупномасштабную сеть квантового распределения ключей (QKD), основанную на интегрированных фотонных квантовых чипах. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в четверг в журнале Nature.

Эта сеть поддерживает параллельную связь с участием 20 пользователей, охватывая общее расстояние в 3700 километров и достигая мирового лидирующего уровня как по масштабу пользователей, так и по размаху сети.

QKD использует квантовые состояния для передачи ключей шифрования информации, обеспечивая безопасность связи. Двухполевое QKD, подходящее для дальней квантовой связи и поддерживающее совместное использование ресурсов на стороне детектора, стало передовой формой этой технологии.

Однако из-за чрезвычайно высоких требований к производительности источников света и модулирующих устройств необходимая интеграция аппаратного обеспечения на чипе трудно достижима. В результате эта технология в основном используется в точечных QKD-системах, в то время как реализация многопользовательской крупномасштабной сети сталкивается со значительными трудностями.

Команда под руководством Ван Цзяньвэя из Школы физики Пекинского университета и Гун Цихуана, академика Китайской академии наук, разработала серию высокопроизводительных, полностью интегрированных фотонных квантовых чипов. На основе этих чипов они построили двухполевую QKD-сеть, состоящую из 20 квантовых чип-узлов.

По словам Ван Цзяньвэя, это первая в мире демонстрация сети QKD на основе фотонных квантовых чипов за более чем два десятилетия. Эксперименты показали, что эти чипы демонстрируют высокую однородность при изготовлении на уровне пластины, что позволяет наладить их недорогое массовое производство. Это закладывает техническую основу для создания QKD-сетей с большей дальностью и большим числом пользователей.

«Сети QKD на чипах представляют собой значительный шаг к миниатюризации систем и практичности устройств, — сказал Ван Цзяньвэй. — Высокопроизводительные и недорогие фотонные квантовые чипы обладают значительным потенциалом для продвижения практического применения и крупномасштабного развёртывания квантовых сетей».

Рецензенты из Nature отметили, что эта работа представляет собой значительный прогресс в технологии квантовых чипов и квантовых сетей, а продемонстрированная квантовая чип-сеть обладает замечательной масштабируемостью.

«Статья, несомненно, окажет большое влияние на сообщество квантовой связи», — прокомментировал рецензент.

Гун Цихуан заявил, что это достижение предоставляет жизнеспособное решение для построения крупномасштабных сетей квантовой связи на чипах и будет способствовать миниатюризации, практическому применению и крупномасштабному развитию квантовых систем связи.

ИИ: Это прорывное достижение, которое может стать поворотным моментом в развитии защищённой квантовой связи, приближая её к коммерческому использованию. Возможность массового производства чипов — ключевой фактор для снижения стоимости и широкого внедрения технологии.