Беспроводная квантовая связь Лаборатория Брукхейвен (Brookhaven National Laboratory) Минэнерго США и университет Стоуни-Брук запустили первую в стране постоянную беспроводную квантовую линию связи: 19 августа приёмник по имени «Маяк» зафиксировал прибытие запутанных фотонов, отправленных через 21 км открытой атмосферы с передатчика «Наблюдательная вышка». До сих пор квантовые сети строились только по оптоволокну. Разница как между проводной и беспроводной телефонной связью. Это первая «беспроводная» вставка в такую сеть квантовой связи: фотоны в ней летят прямо по воздуху, а не по стеклянной нитке на порядок тоньше человеческого волоса. Технология следующая. Источник рождает не одиночные фотоны, а запутанные пары: один измеряется сразу на месте, второй летит 21 км до приёмника, где тоже измеряется. Эффект квантовой запутанности фотонов дает идентичные результаты этих измерений, то есть идеальный случайный секретный ключ для шифрования, который невозможно перехватить. Дело в том, что любое измерение фотона между меняет его состояние, и следующее измерение дает уже другой результат. Но передать единичный фотон на такое расстояние — непростая инженерная задача. За 21 км световой «импульс» фотона (который, как известно является не только частицей, но и волной) из-за дифракции неизбежно расширяется (до 0,6 метра). Поэтому на приёме стоит телескоп с большим зеркалом, который «накрывает» это расширенное пятно, адаптивная оптика в реальном времени выправляет искажения от атмосферной турбулентности, а затем свет снова фокусируется в точку размером 5 микрон — чтобы попасть в оптоволокно. Есть еще одна проблема с паразитной засветкой — как «поймать» именно тот фотон, что нужно. От этого систему защищают куча фильтров: по цвету (узкая полоса длины волны), по направлению (телескоп смотрит только в свой конус), по времени (детектор «открыт» считанные наносекунды) и по совпадению с «напарником» запутанной пары — если сигналы с двух концов не совпали по времени, событие отбрасывается как шум. Именно эта многослойная фильтрация позволила повторить эксперимент не только ночью, но и днём. Беспроводной участок снимает главное ограничение оптоволоконных сетей — привязку к проложенному кабелю. Сигнал можно направить на движущийся объект, временный узел или спутник без прокладки кабеля, а значит, беспроводная линия — прямой мост к спутниковой квантовой связи и глобальному охвату, а не только в масштабе города или региона. Планы проекта уже расписаны: новая линия достраивает действующую 161-мильную оптоволоконную сеть с 8 узлами на Лонг-Айленде. На территории Йельского университета в Нью-Хейвене построен третий узел, и команда готовится протянуть беспроводную линию длиной 30 миль (48 км) через пролив Лонг-Айленд-Саунд, соединив Нью-Йорк и Коннектикут. Дальше — работа над устойчивостью к турбулентности и, в перспективе, спутниковые линии. Проект финансируют Управление науки Минэнерго США, Национальный научный фонд и нью-йоркская Empire State Development, которая вложила $300 млн в Stony Brook Quantum. Возврат на эти вложения регион рассчитывает получить не напрямую, а через привлечение талантов, инвестиций и будущих коммерческих игроков — банков, оборонных подрядчиков, дата-центров, — которые со временем станут потребителями ультразащищённой связи и распределённых квантовых вычислений поверх этой инфраструктуры. Конкуренция в мире серьёзная, и здесь США скорее догоняют. Китай уже почти десятилетие лидирует именно в квантовой связи: спутник «Мо-цзы» (Micius, 2016 год) и наземная магистраль Пекин-Шанхай образуют крупнейшую в мире действующую сеть — свыше 10 000 км, 145 узлов, 17 провинций и 80 городов; Пекин строит третий спутник и планирует глобальный квантовый сервис к 2027 году. В Европе действует программа EuroQCI с наземными сетями в Румынии и Словакии и спутником Eagle-1 ЕКА. Есть и коммерческие городские сети — например, проект BT и Toshiba в Лондоне. На этом фоне американский проект — это шаг именно в наверстывании отставания США в квантовой связи, где страна традиционно сильнее в вычислениях, чем в передаче данных. @anti_quantum