Квантовые сети похожи на классические сети. Информация проходит через них, обеспечивая средства связи между устройствами на расстоянии. Квантовые сети перемещают по сети квантовые биты информации, называемые кубитами.
Эти кубиты обычно являются фотонами. Благодаря квантовым явлениям суперпозиции и сцепления они могут передавать гораздо больше информации, чем классические биты, которые ограничены логическими состояниями 0 и 1, могут передавать. Успешная передача кубита на большие расстояния требует точного контроля и времени.
В дополнение к хорошо понятным требованиям к дальности передачи и скорости передачи данных, для того, чтобы квантовые сети были полезны в реальных условиях, необходимо учитывать как минимум два других отраслевых требования.
Один из них – управление сетью в реальном времени, в частности сетевое взаимодействие с учетом времени. Этот метод управления, который учитывает сетевой трафик, успешно использовался в других типах сетей, таких как Ethernet, для обеспечения передачи и приема сообщений в точное время.
Это именно то, что требуется для управления квантовыми сетями.
Второе требование – стоимость.
Широкомасштабное внедрение промышленной квантовой сети произойдет только в том случае, если можно будет значительно снизить затраты. Один из способов снижения затрат – использование фотонных интегральных схем.
«Значение квантовых технологий в промышленности должно быть благоприятным, прежде чем они будут приняты», – сказал автор Стивен Буш. «В частности, должно существовать« квантовое преимущество », при котором квантовая технология способна превзойти классическую технологию (вычисления, связь или зондирование)."
До сих пор ни одна квантовая технология не продемонстрировала такого преимущества, но ученые работают над разработкой тестов для достижения этой цели.
«Возможность масштабировать количество подключений квантовых сетей является важным требованием, которое необходимо решить», – сказал Буш.
Одной из областей применения квантовых сетей, представляющих интерес, является кибербезопасность.
Эти приложения могут включать метод, известный как квантовое распределение ключей, или QKD, в котором две стороны совместно используют случайный секретный ключ, известный только им, который может использоваться для шифрования и дешифрования сообщения.
Однако использование QKD потребует стандартизации и сертификации, которые находятся на ранних стадиях.
«Правительственные постановления, предписывающие использование QKD, не могут быть приняты до тех пор, пока не будет достигнут консенсус в отношении того, как безопасность проверяется и сертифицируется доверенной организацией», – сказал Буш.
Несмотря на проблемы, которые необходимо преодолеть, авторы считают, что отрасль обладает технологической способностью создавать функционирующие квантовые сети.