Przyszłość przyniesie powszechną komunikację kwantową
Technologie kwantowe mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki myślimy o informatyce, komunikacji, pomiarach i czujnikach. Istnieje jednak szereg problemów, które należy rozwiązać, zanim technologia ta stanie się częścią naszego codziennego życia. To właśnie na tych problemach skupia się zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu QCALL. „Projekt QCALL ma na celu opracowanie rozwiązań istniejących problemów oraz wdrożenie komunikacji kwantowej na szeroką skalę”, mówi Mohsen Razavi, profesor Uniwersytetu w Leeds oraz koordynator projektu QCALL. „Właśnie dlatego motto naszego projektu brzmi „komunikacja kwantowa dla wszystkich!” Projekt QCALL stanowi element europejskich innowacyjnych sieci treningowych (ITN) – inicjatywy mającej na celu szkolenie nowego pokolenia kreatywnych, przedsiębiorczych i innowacyjnych naukowców na początku kariery.
Rozwiązania kluczowych problemów
Zespół projektu QCALL, w skład którego weszło 15 badaczy ze stopniem doktora, zajmował się kluczowymi wyzwaniami jakie stawia technologia komunikacji kwantowej. Jedna z grup badaczy opracowywała prototypy charakteryzujące się możliwym do zweryfikowania bezpieczeństwem, które mogą sprawdzić się w roli kwantowych sieci metropolitalnych pierwszej generacji. „Wraz z rozwojem technologii światłowodowej coraz bardziej zbliżamy się do chwili, w której większość gospodarstw domowych zostanie bezpośrednio podłączona do sieci światłowodowej”, wyjaśnia Razavi. „Aby wykorzystać ten fakt, nasi naukowcy opracowali rozwiązanie umożliwiające dystrybucję kluczy kwantowych na układzie, działające na niespotykanych dotąd odległościach”. Jednym z najważniejszych celów komunikacji kwantowej jest umożliwienie dwóm użytkownikom sieci wymiany tajnych kluczy, niezależnie od odległości między nimi. Ze względu na fakt, że początkowo proces ten będzie realizowany za pośrednictwem sieci zaufanych węzłów, w ramach projektu QCALL naukowcy skupili się również na rozwoju dalekosiężnych sieci kwantowych, wykorzystujących zarówno łącza satelitarne, jak i systemy tak zwanych wzmacniaczy kwantowych. Trzeci tor badań został poświęcony opracowaniu nowych algorytmów kryptograficznych oraz usług, które umożliwią wykorzystanie komunikacji kwantowej na szeroką skalę. Opierając się na dotychczasowych osiągnięciach na tym polu, badacze skupieni wokół projektu QCALL opracowali nowe protokoły i urządzenia wspomagające wymagane do realizacji takich systemów.
Nowe pokolenie unijnych naukowców
Jak twierdzi Razavi, kluczem do sukcesu projektu był zespół młodych, ambitnych naukowców. „Skutkiem projektu była niezwykła wręcz transformacja tych młodych badaczy”, twierdzi. „Obecnie każdy z nich jest gotowy, by prowadzić badania nowej generacji w Unii Europejskiej – to właśnie to będzie stanowiło prawdziwą spuściznę projektu QCALL”. Zakończenie projektu zostało zaplanowane na listopad 2020 roku, dlatego naukowcy skupiają się obecnie na finalizacji zadań związanych z projektem, pomimo trudności wywołanych przez pandemię choroby COVID-19. Mając to na uwadze, w ramach projektu realizowane są różne sposoby wspierania ciągłych badań w dziedzinie komunikacji kwantowej.
Słowa kluczowe
QCALL, komunikacja kwantowa, technologie kwantowe, informatyka, innowacyjne sieci szkoleniowe, sieci kwantowe, światłowód