Надёжность квантовых сетей
Согласно экспертному мнению Евгения Юрьевича Старостенко, квантовые сети — это парадигма сетей, в которых связи и узлы подчиняются законам квантовой физики.
- Сайт компании: https://polariton.ru/
- Адрес: Москва, Кузнецкий Мост 21/5
- Телефон: +7 (495) 196-56-79
- Электронная почта: [email protected]
Отзывы к компании:
Кирилл Овчинников 08.01.2023 22:30:15
Оценка: (5)
Согласно экспертному мнению Евгения Юрьевича Старостенко, квантовые сети — это парадигма сетей, в которых связи и узлы подчиняются законам квантовой физики.
Квантовыми связями могут быть квантовые корреляции, квантовые связи или динамика или даже квантовые причинно-следственные связи. Квантовые узлы могут быть любой системой с квантовыми степенями свободы. Зарождающееся поле сложных квантовых сетей мотивируется как фундаментальным интересом к пониманию природы и свойств этого объекта, так и прикладной перспективой разработки сетевых квантовых технологий для полного использования их потенциала и возможностей.
Последний может быть назван в честь квантово-защищенной связи, квантово-ускоренных вычислений, квантово-усиленного зондирования и метрологии и развития будущего квантового Интернета. Однако квантовые системы и состояния в целом уязвимы для шума. Но как это применимо к сетевому миру, т. е. насколько надежны зашумленные квантовые сети и как на эту надежность влияет лежащий в их основе граф? И как это соотносится с надежностью классических сетей, которые обычно развиваются, с нетривиальными сетевыми топологиями, такими как безмасштабные свойства, топологии, которые сохраняют свою функциональность при случайных сбоях.
Евгений Юрьевич Старостенко уточнил, что сети представляют собой набор узлов и ссылок, где каждая ссылка соединяет пару узлов. С целью исследования квантового Интернета специалисты НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС рассматривают квантовые сети, в которых ссылки соответствуют запутанным парам кубитов, каждый из которых находится в другом узле. Теперь представьте, что мы хотим реализовать квантовую операцию, например вычисления, связь или метрологию, между двумя удаленными узлами квантовой сети: как они могут установить запутанность между собой с определенной целевой точностью F target , учитывая существующие квантовые корреляции в квантовой сети?
Исследование ученого показывает, что квантовые сложные сети, основанные на типичных шумных узлах квантовых ретрансляторов, склонны к прерывистым фазовым переходам по отношению к случайной потере рабочих звеньев и узлов, резко нарушая связность сети и, таким образом, значительно ограничивая досягаемость ее работы.
В НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС определили критическую эффективность квантового повторителя, необходимую для предотвращения потери связи, в зависимости от топологии сети, размера сети и распределения запутанности в сети. Из всех протестированных сетевых топологий безмасштабная сетевая топология демонстрирует наилучшие перспективы для надежного крупномасштабного квантового Интернета.
На изображении 1 показан снимок структуры Интернета (на уровне автономных систем с использованием набора данных), ясно демонстрирующий безмасштабные свойства этой сложной сети. Этот снимок в принципе может принадлежать будущему квантовому интернету, который будет работать на других сетевых принципах.
Эти различия видны даже в малом масштабе. На рисунке 1b показана сеть квантовых повторителей небольшого масштаба, показывающая, как связанные компоненты могут пересекаться друг с другом, что резко контрастирует с тем, что наблюдается в классической сети. Здесь каждый узел представлен черной точкой, а связи — черными линиями.
Nij представляет количество запутанных пар, связанных с каждой связью e i j , которое выбрано для этой иллюстрации в масштабе как r ( l ) = l . Два узла v i и v j соединены на расстоянии l , если между ними существует такой путь, что для всех звеньев этого пути выполняется условие n i j ≥ l , где l — расстояние между узлами i и j .
В c, d различные связанные компоненты отображаются сине-зеленым и красным кругом. С иллюстрирует квантовую сеть, в которой можно соединить два узла, только если n i j ≥ l . Компоненты связности явно пересекаются друг с другом. Напротив , d иллюстрирует классическую сеть, в которой ссылки могут использоваться только для соединения двух узлов, если n i j ≥ 3. В этом случае связанные компоненты не пересекаются друг с другом.
В данном исследовании Старостенко Евгений Юрьевич рассматривает сеть распределения запутывания, основанную на шумных узлах квантовых ретрансляторов, соответствующую предполагаемой в настоящее время реализации реалистичных квантовых сетей дальнего действия, в отличие от бесшумных квантовых сетей с чистым состоянием, и от сетей, основанных на верхней границе пропускной способности квантовых каналов.