O rețea de comunicații cuantice, implementată la nivelul orașului Hefei, China, care funcționează de aproape trei ani, este cea mai mare demonstrație de până acum a modului de funcționare a rețelelor cuantice din viitor.
Rețeaua, creată de Teng-Yun Chen și colegii acestuia din cadrul Universității de Știință și Tehnologie din China (USTC), folosește hardware comercial pe bază de fibră optică pentru a conecta 40 de computere la clădiri guvernamentale, bănci și universități. Acestea sunt grupate în trei subrețele, fiecare aflată la o distanță de aproximativ 15 kilometri față de cealaltă.
Într-o rețea tradițională de calculatoare, datele sunt trimise în pachete mici, care pot fi interceptate de oricine. Cu suficient timp și putere de calcul, chiar și mesajele criptate pot fi deschise. Pe de altă parte, distribuția cheii cuantice oferă promisiunea unor comunicații criptate, complet sigure, prin trimiterea de fotoni aflați în anumite stări cuantice. Orice încercare de a observa sau de a copia o stare cuantică o va modifica pe cea existentă deja. Acest lucru are loc datorită proprietăților ciudate ale fizicii cuantice, care fac imposibilă ascultarea unei conexiuni cuantice fără a declanșa o alarmă.
Cel mai robust mod de a construi o rețea cuantică este de a avea o legătură între fiecare utilizator. Totuși, acest lucru devine foarte costisitor pentru rețelele mari. Excepția de la această regulă o fac rețelele de mici dimensiuni. Cercetătorii și-au imaginat o versiune a internetului în care să fie nevoie de o conexiune directă la orice alt computer. Pentru a rezolva acest lucru, echipa din cadrul USTC a folosit subrețele și comutatoare de mici dimensiuni, care pot crea rute între diferiți utilizatori, după cum este necesar.
De asemenea, rețeaua include trei dispozitive cunoscute sub numele de relee de încredere, care sunt utilizate pentru a simplifica arhitectura acesteia. Aceste relee au un dezavantaj deoarece, teoretic, ele ar putea să fie utilizate pentru a intercepta datele transmise între doi utilizatori. Un alt dezavantaj este acela că rețeaua transmite date la viteze de doar la 49,5 kilobiți pe secundă, adică mai lent decât modem-urile telefonice utilizate în anii 1990. În plus, stabilirea unei legături cuantice sigure durează până la cinci minute. Acest lucru are loc din cauza calibrării precise necesare pentru detectarea fotonilor individuali.
În lucrarea lor, cercetătorii au afirmat faptul că rețeaua lor funcționează de 31 de luni și că aceasta poate fi conectată la alte seturi similare prin legături cuantice de distanță mare și relee prin satelit, aceasta deschizând calea pentru crearea unei rețele cuantice globale.
Siddarth Joshi din cadrul Universității din Bristol, Marea Britanie, a declarat faptul că experimentul poate fi considerat o demonstrație la scară largă a unei rețele cuantice de primă generație. Într-o rețea de a doua generație, denumită și „internet cuantic”, utilizatorii ar putea transmite între ei fotonii direct, evitându-se astfel nevoia de relee de încredere.
„Gândiți-vă la trecerea de la telegraf la telefon și apoi la internet. În ceea ce privește comunicarea cuantică, aceasta poate fi comparată cu telegraful. În prezent, am dezvoltat un sistem asemănător cu cel telefonic, în care există un operator care stă în fața unei cutii de comutare și realizează conexiunile. În viitor, vrem să creăm ceva mult mai uniform”, a declarat Joshi.
Richard Penty din cadrul Universității din Cambridge a declarat faptul că abordarea împrumută arhitectura comunicațiilor clasice și că deși aceasta nu este încă suficient de rapidă pentru utilizarea de zi cu zi, ea este cea mai mare rețea de comunicații cuantice metropolitane funcțională din lume.
