NSF США продвигает инфраструктуру квантовых сетей: региональные испытательные стенды интегрируются в энергосистемы и сценарии навигации без GPS

Репортаж от Wedoany，На днях Национальный научный фонд США (NSF) раскрыл последние достижения в области инфраструктуры квантовых сетей, уделив особое внимание таким направлениям, как региональные испытательные стенды квантовых сетей, квантовые повторители, квантовая память, передовые фотонные детекторы, спутниковые каналы связи, а также открытая инфраструктура для научно-исследовательских институтов и стартапов. Это направление является важной частью следующего поколения информационно-коммуникационных систем, целью которого является соединение квантовых компьютеров, квантовых датчиков и квантовых коммуникационных узлов, обеспечивая новую сетевую основу для высокоточных измерений, безопасной связи и сложных вычислений.

Квантовая сеть отличается от традиционного интернета тем, что традиционные сети передают классические биты, состоящие из 0 и 1, тогда как квантовые сети оперируют кубитами. Кубиты могут находиться в состоянии суперпозиции, а также образовывать связи с удаленными узлами посредством запутанности, что дает квантовым сетям потенциал для соединения распределенных квантовых датчиков и квантовых вычислительных ресурсов. Национальный научный фонд США предполагает, что в будущем квантовые сети могут использоваться для прогнозирования землетрясений, мониторинга сельского хозяйства, обнаружения гравитационных волн, материаловедения и открытия лекарств, а также для обеспечения позиционирования без GPS в условиях ограниченного спутникового сигнала, таких как туннели, подводные и подземные пространства. Для телекоммуникационной отрасли такие сети больше не просто увеличивают пропускную способность или снижают задержку, а меняют базовую форму информации, потенциально расширяя коммуникационные сети с «каналов передачи данных» до «совместных платформ для сенсорики, вычислений и безопасности».

В настоящее время инженерия квантовых сетей по-прежнему сталкивается с серьезными ограничениями. Квантовые состояния чрезвычайно чувствительны к температуре, внешним возмущениям и потерям при передаче; расстояние распространения квантовых сигналов по оптоволокну или в атмосфере ограничено, и квантовую информацию нельзя напрямую копировать или усиливать, как традиционные сигналы.

Именно поэтому Национальный научный фонд США определил квантовые повторители, долгоживущую квантовую память и передовые фотонные детекторы в качестве приоритетных направлений. Квантовые повторители должны выполнять хранение, ретрансляцию и расширение канала связи, не разрушая квантовое состояние, и являются ключевым компонентом для перехода квантовых сетей из лабораторий в городскую инфраструктуру, энергетические системы и межрегиональную связь. Соответствующие инвестиции также включают региональный испытательный стенд QuantumGrid в Чаттануге, штат Теннесси, который использует существующие подземные оптоволоконные кабели для тестирования квантовых сигналов и изучает возможность создания коммерциализируемой квантовой сети и вычислительного центра для применения в энергосистемах. Поддерживаемый NSF Центр квантовых сетей (Center for Quantum Networks) также продвигает комплексные испытания от оптоволокна до спутниковых коммуникационных платформ, пытаясь создать полный технологический стек, способный соединять квантовые процессоры и передавать квантовые данные.

Дальнейший прогресс в области коммерциализации будет зависеть от надежности квантовых повторителей, срока службы квантовой памяти, эффективности фотонного детектирования, координации спутниковых каналов, адаптации к городскому подземному оптоволокну и наличия квалифицированных кадров в области квантовых технологий. Поскольку NSF одновременно продвигает Национальную квантовую виртуальную лабораторию, сеть инфраструктуры квантовых и нанотехнологий стоимостью 100 миллионов долларов и программу NSF X-Labs с бюджетом 1,5 миллиарда долларов, квантовые сети постепенно переходят от передовых научно-исследовательских тем к этапу создания инфраструктуры. Для индустрии информационных и коммуникационных технологий это направление в краткосрочной перспективе не заменит существующие интернет и мобильные сети связи, но сначала сформирует точки входа в таких сценариях, как безопасность энергосистем, навигация в особых условиях, научные вычисления, оборонная связь и высокоточная сенсорика.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com