Ученые из Аргоннской лаборатории планируют выяснить, как сделать разные квантовые компоненты совместимыми друг с другом, обеспечив при этом надежную передачу информации. У них уже есть квантовая сеть, подходящая для таких испытаний.

Чтобы создать глобальную сеть нового поколения, необходимо провести оптические волокна между городами, но не только. Современные интернет-протоколы, например, TCP/IP, позволяют различным системам беспрепятственно взаимодействовать между собой, и квантовая связь должна обеспечить пользователям те же возможности. Инженерам необходимо сделать так, чтобы квантовый Интернет позволял обрабатывать разные типы данных при помощи популярных устройств, а для этого требуются специфические протоколы связи.
 
Ученый Мартин Сухара вместе с коллегами из Чикагского Университета и Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне решил разработать протокол, который будет управлять различными типами кодирования квантовой информации. Инженеры изучат, как квантовые состояния преобразуются из одного типа в другой внутри квантовой сети с несколькими отправителями и получателями.

"Квантовый Интернет, конечно, потребует разработки совершенно новой инфраструктуры для обмена информацией", — отметил Сухара. — "Наша команда потратит грантовые средства от Минэнергетики на разработку практических протоколов, которые станут своего рода предшественниками квантового Интернета на нашем континенте".

"Повсеместное внедрение квантовых вычислений создаст новые типы компьютеров и ускорит нашу способность обрабатывать информацию и решать сложные проблемы, такие как изменение климата", — добавила министр энергетики США Дженнифер М. Гранхольм.

Другой проект лаборатории под названием QuEEN-M представляет из себя микроскоп с квантовым эмиттерным электронным наноматериалом, который поможет создавать микроизлучатели для передачи сигналов по квантовым сетям. В теории, такая сеть может потреблять очень мало энергии и работать с минимальной задержкой при помощи крошечных квантовых излучателей, создающих одну-единственную частицу света для передачи данных.

В основе третьего проекта — квантовое хранилище с высокой плотностью. По словам ученых, для хранения данных можно использовать вращение отдельных частиц, которое происходит из-за дефектов в глубине кристалла. Чтобы манипулировать этими частицами, необходимо первым делом вывести дефекты на поверхность кристалла.

"Мы стоим на пороге фундаментальных исследований и разработки квантовых технологий следующего поколения", — заявил руководитель Лаборатории Atomic Quantum Information Surface Science Джеффри Гест.