Kvantový modem: Stabilní kvantové bity v atomech erbia (uprostřed). Credit: Christoph Hohmann (MCQST)

Jak fungují kvantové síťové prvky

Mluví-li se o kvantových síťových prvcích, modemech, opakovačích, routerech, zesilovačích, co si pod tím představit? Jak třeba vůbec signál zesilovat, aby to nebylo vyhodnoceno jako pokus o odposlech?

Na otázky odpovídají Rudolf Vohnout a Josef Vojtěch z Oddělení optických sítí sdružení CESNET.
Pokračování včerejšího textu: Kvantový Internet, kvantový modem: Co je co

Rudolf Vohnout: Principiálně signál zesílit nelze, lze jej ale znovu generovat, tak jak bylo řečeno v předchozí otázce. Kvantové síťové infrastrukturní prvky si v blízké budoucnosti dovedu představit především jako integrační pro bezproblémovou integraci v jednom vlákně s ostatními komponentami typu ROADM či WSS. Zřejmá bude také potřeba důvěryhodných převodníků z fotonické domény do elektrické, například pro poslední míle, což by díky enormnímu pokroku posledních let v oblasti elektronové mikroskopie a schopnosti detekce jednotlivých elektronů neměl být zásadní fyzikální problém.
Josef Vojtěch: Optické zesilování spočívá v generování nových fotonů, které mají sice shodnou vlnovou délku jako fotony příchozí, ale bohužel kvantová provázanost zachována není, optické zesilování je nepoužitelné.

Kvantový modem se popisuje jako zařízení pro převod stacionárních a mobilních q-bitů. Znamená to, že v těchto systémech se pouze negeneruje klíč, ale qubity se nějak uchovávají? (stále jako fotony?) Ale pokud při přečtení dat se qubity zničí, jaký to má vlastně smysl?

Josef Vojtěch: Modemem je v tomto významu míněn mechanizmus, kdy stacionární qubity definovaně reagují na příchozí fotony. Příchozí foton vyvolá kvantový skok. Tento mechanizmus má sloužit jako vstupní interface kvantového počítače nebo kvantové paměti.

Kde se kvantovou infrastrukturou můžeme setkat? V ČR? V Evropě?
Rudolf Vohnout: ČR je zapojena do několika mezinárodních iniciativ a experimentální část sítě národního výzkumu již pro tyto potřeby slouží. Nám nejbližší je zapojení do iniciativy QUAPITAL vedenou rakouskou akademií věd či zapojení do pan-evropské sítě GÉANT, kde QKD je jednou z aktivit. Co se týká samotných infrastruktur, zatím se jedná o disagregované experimentální sítě (aktivní je v této oblasti třeba Holandsko) či celoevropsky významné nadnárodní projekty, jako třeba EuroQCI.
Josef Vojtěch: V ČR bude v tomto roce přenos testován v rámci H2020 projektu OPENQKD. Systém bude také pilotně nasazen přímo v e-infrastruktuře CESNET v rámci projektu MVČR NESPOQ. V rámci kolegou zmíněné iniciativy QUAPITAL jsou v provozu již dvě linky pro přenos provázaných stavů a další se připravují, detaily lze najít na https://quapital.eu/. Stabilní kvantový testbed existuje také ve Velké Británii. Velkou měrou k tomu přispívá umístění sídla Toshiba Research Europe Ltd.

Tak, jak zatím mluvíme o kvantové komunikaci/Internetu, vůbec nepotřebujeme kvantové počítače? Qubity zde tedy nijak nepoužíváme k výpočtům? Nebo se počítá, že obě technologie se nějak propojí?

Rudolf Vohnout: Kvantová distribuce klíčů, kvantová přenosová infrastruktura a její komponenty vlastně paradoxně slouží jako ochrana před kvantovými počítači. Nejpalčivější problém kvantových počítačů je tzv. Qubit error rate, který se dá dle čerstvě publikovaného článku v prestižním časopise Nature významné snížit uložením kvantové informace do více kvantových částic. Pak už stačí pouze vyřešit transport.
Josef Vojtěch: Ano, QKD paradoxně reaguje na problém asymetrické kryptografie využívající algoritmy založené na jednocestných funkcích, u kterých s použitím kvantových počítačů nebude zajištěna extrémní složitost výpočtu opačným směrem.


Josef Vojtěch, vedoucí oddělení optických sítí, CESNET

Kvantové počítání (1): Qubity mohou být i na bázi děr

Novinky ze světa kvantového počítání. Integrované kvantové počítače blízko absolutní nuly. Jak propojit qubity a …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close