Badacze stworzyli prototyp systemu, który po raz pierwszy w historii łączy dwie oddzielne sieci kwantowe. To nie tylko kolejny krok naprzód, ale przede wszystkim fundamentalna zmiana w podejściu do budowy przyszłego internetu kwantowego. System obsługuje ośmiu użytkowników jednocześnie i potrafi kierować oraz teleportować splątanie kwantowe między sieciami na żądanie.
Tani komponent zamiast drogiej technologii
Najbardziej zaskakujące w całym projekcie jest to, co znajduje się w sercu tej zaawansowanej technologii. Zamiast kosztownego chipa kwantowego czy specjalnie zaprojektowanego urządzenia, zespół użył zwykłego włókna optycznego dostępnego w sklepach.
Czytaj także: Internet kwantowy wkracza na salony. Japońska technologia pobiła rekordy
Badacze wykorzystali coś, co zazwyczaj uważane jest za problem – chaotyczne rozpraszanie światła wewnątrz włókna. Światło rykoszetuje przez setki wewnętrznych ścieżek, tworząc pozorny chaos. Zespół z Edynburga przekształcił ten chaos w zasób, programując włókno poprzez odpowiednie kształtowanie światła na wejściu. Efekt? Rekonfigurowalny router splątania, który może dystrybuować połączenia kwantowe między użytkownikami w wielu konfiguracjach.
Multipleksowanie zmienia zasady gry
System wyróżnia się możliwością multipleksowania kanałów. W praktyce oznacza to, że może obsługiwać wielu użytkowników jednocześnie, zamiast ograniczać się do jednej pary. Naukowcy osiągnęli multipleksowaną teleportację splątania, wymieniając je między czterema odległymi użytkownikami za pośrednictwem dwóch kanałów jednocześnie. Poprzednie demonstracje teleportacji kwantowej nie oferowały takiej elastyczności.
Sercem prototypu jest programowalny obwód wieloportowy o wymiarach 8×8, wykorzystujący naturalne mieszanie modów w światłowodzie wielomodowym. Taka konstrukcja pozwala ominąć ograniczenia płaskiej geometrii i wyzwania związane z tradycyjnymi platformami fotonicznymi. Co więcej, system jest kompatybilny z istniejącą infrastrukturą komunikacyjną, co otwiera drogę do szerszego wdrożenia.
Imponująca stabilność i precyzja
Wyniki techniczne prototypu okazały się lepsze od oczekiwań. System osiągnął poziom wierności splątania powyżej 76 procent względem maksymalnie splątanego stanu dla wszystkich konfiguracji sieci i kanałów. W przypadku multipleksowanego protokołu wymiany splątania wartości wyniosły odpowiednio 77,1 procent i 83,2 procent. To poziom precyzji wystarczający do praktycznych zastosowań.
Jeszcze bardziej imponująca jest stabilność systemu. Prototyp utrzymuje parametry przez tygodnie bez potrzeby ponownego wyrównywania czy recharakteryzacji macierzy transmisji włókna wielomodowego. Nie wymaga specjalnych obudów ochronnych ani ciągłej kalibracji. Ta praktyczność i niezawodność stanowi kluczową zaletę w kontekście przyszłych wdrożeń.
Czytaj także: Kwantowy internet coraz bliżej. Dokonano ważnego przełomu
Zastosowania tej technologii wykraczają daleko poza akademickie laboratoria. Prototyp może zrewolucjonizować obliczenia kwantowe poprzez elastyczne rozprowadzanie i wymianę splątania między wieloma procesorami kwantowymi. Obecne podejście do budowy potężnych komputerów kwantowych zakłada łączenie mniejszych procesorów w większe systemy. Edynburska sieć oferuje dokładnie taką funkcjonalność.
Potencjalne korzyści obejmują transformację sposobu opracowywania nowych leków, tworzenie zaawansowanych materiałów do baterii oraz znaczące wzmocnienie algorytmów uczenia maszynowego. To obszary, w których obliczenia kwantowe mogą przynieść przełom, ale wymagają skalowalnej infrastruktury sieciowej.
Brytyjska strategia kwantowa
Badania są częścią brytyjskiego programu Integrated Quantum Networks Hub o wartości 22 milionów funtów, którego celem jest zbudowanie pierwszej wielkoskalowej sieci kwantowej w kraju. Program angażuje 14 wiodących uniwersytetów oraz ponad 50 partnerów przemysłowych. Brytyjski rząd postawił sobie ambitny cel – wdrożyć najbardziej zaawansowaną sieć kwantową na świecie do 2035 roku.
Projekt otrzymał wsparcie od kilku instytucji: UKRI Engineering and Physical Sciences Research Council, European Research Council oraz Royal Academy of Engineering. Zespoły badawcze BBQ Lab i Edinburgh Mostly Quantum Lab kontynuują prace nad rozwojem technologii. Wcześniej te same laboratoria zademonstrowały kwantową dystrybucję klucza na odległość 175 kilometrów światłowodu, co potwierdza ich doświadczenie w dziedzinie.
Wyniki badań zostały opublikowane 26 listopada 2025 roku w prestiżowym periodyku Nature Photonics. To pierwszy raz, kiedy udało się połączyć dwie oddzielne sieci kwantowe w sposób pozwalający im na wzajemną komunikację. Droga od laboratoryjnej demonstracji do komercyjnego wdrożenia jest jeszcze długa, ale fundamenty zostały położone. Szkoccy naukowcy pokazali, że przyszły internet kwantowy nie musi opierać się wyłącznie na drogich, wyspecjalizowanych komponentach – czasem wystarczy sprytnie wykorzystać to, co już mamy.