Над Лонг-Айлендом невидимые частицы света переносят квантовую информацию между Университетом Стоуни-Брук и Брукхейвенской национальной лабораторией. Исследователи успешно передали фотоны на 13 миль по открытому воздуху — от Квантовой сторожевой башни в Стоуни-Брук до Квантового маяка в Аптоне. Это первый эксперимент такого рода в США, и он добавляет воздушный компонент к сети, которая уже протянулась на 161 милю по Лонг-Айленду и Нью-Йоркскому мегаполису.

Что такое квантовая информация и почему она безопаснее

Квантовая информация использует необычное поведение частиц, таких как фотоны, для хранения и передачи данных. В отличие от традиционных компьютерных битов, которые представляют либо ноль, либо единицу, квантовые состояния могут комбинировать эти возможности. Это позволяет учёным исследовать новые подходы к вычислениям и защищённой связи.

Одно из главных преимуществ — безопасность. Попытка перехватить определённые квантовые сигналы возмущает частицы, которые их переносят, и это выдаёт подслушивающего. Такой принцип делает квантовые коммуникации потенциально неуязвимыми для незаметного перехвата.

Как фотоны преодолели 13 миль воздуха

Во время демонстрации учёные сгенерировали свет, содержащий лишь несколько отдельных фотонов. Частицы вышли из оптического волокна тоньше человеческого волоса, прошли через открытый воздух и попали в детектор на крыше Брукхейвенской лаборатории.

Система использует специализированные телескопы, зеркала и оптическое оборудование, чтобы направлять частицы сквозь атмосферную турбулентность. Это непростая задача: воздух постоянно движется, и фотоны могут рассеиваться или отклоняться от курса.

Следующие шаги: Йель, спутники и квантовый хаб

Эксперимент — часть более широкой программы. Ожидается, что установка в Йельском университете расширит сеть, передавая фотоны примерно на 30 миль через пролив Лонг-Айленд-Саунд. Учёные также envision отправку квантовых сигналов на орбитальные спутники, что потенциально позволит распространить защищённую связь далеко за пределы обычной оптоволоконной инфраструктуры.

Проект опирается на ранее объявленные инвестиции Нью-Йорка в размере 300 миллионов долларов в квантовый исследовательский и инновационный хаб при Университете Стоуни-Брук. Это делает Лонг-Айленд одним из центров квантовых технологий в стране.

Что это значит для будущего

Добавление воздушного звена к самой длинной квантовой сети США открывает новые возможности для кибербезопасности и квантовых вычислений. Если фотоны можно надёжно передавать по воздуху, то квантовые коммуникации перестают зависеть исключительно от прокладки оптоволокна. Это особенно важно для соединения удалённых точек или мобильных платформ.

Эксперимент на Лонг-Айленде — не просто техническая демонстрация. Это шаг к инфраструктуре, где квантовые сигналы смогут путешествовать по воздуху, оптоволокну и, возможно, через спутники. Каждый такой шаг приближает практическое применение квантовой криптографии и распределённых квантовых вычислений.