Cisco выводит квантовые сети из лабораторий: успешный тест на городской телеком-инфраструктуре Нью-Йорка

Квантовые сети выходят за пределы лабораторий. Самые сложные сетевые задачи решаются не в стерильных условиях, а в реальной среде со всеми её помехами и непредсказуемостью. Именно такие условия становятся главным испытанием для любой технологии, претендующей на практическое применение.

Недавно был сделан важный шаг в подтверждении жизнеспособности квантовых сетей: технология была выведена из лабораторий и протестирована на стандартном волоконно-оптическом кабеле, используемом для телеком-трафика под улицами Манхэттена, Бруклина и под рекой Гудзон, включая прохождение через известный дата-центр 60 Hudson.

Подобно тому как Cisco участвовала в создании инфраструктуры классического интернета, сегодня она формирует основу для квантовой эпохи — через Cisco Quantum Labs, собственный чип квантовой запутанности и программный стек для квантовых сетей, разрабатываемый на протяжении последних лет.

Этот эксперимент стал очередным важным этапом и доказал, что предложенный подход работает в реальных условиях: на существующей инфраструктуре, в городской среде и на обычном оптоволокне. Это приближает такие сценарии, как распределённые квантовые вычисления, защищённая квантовая связь, глобально синхронизированные базы данных и сети, где перехват данных обнаруживается на уровне физики.

Для бизнеса это означает, что квантовые сети перестают быть исключительно лабораторной технологией и превращаются в инфраструктуру, которую можно разворачивать и масштабировать на уже существующих сетях.В рамках сотрудничества с Qunnect, Нью-Йоркским университетом и QTD Systems была проведена первая в отрасли демонстрация: квантовая сеть на основе запутанности была успешно протестирована на участке стандартного волокна длиной 17,6 км между тремя узлами в Бруклине и Манхэттене. Это подтверждает стратегию Cisco по созданию распределённой и масштабируемой основы будущего квантового интернета.

Прорыв в масштабировании вне лаборатории

Полученные результаты показали, что технология готова выйти за пределы исследовательских условий. Скорость операций по обмену запутанностью превысила 5400 пар в час в распределённой системе и достигла 1,7 млн пар в час локально — это на несколько порядков выше предыдущих результатов, даже в лабораториях. Уровень поляризационной точности превысил 99 %, что подтверждает стабильность соединения даже в условиях шумной городской среды.

Эти показатели свидетельствуют о переходе квантовых сетей от научных экспериментов к практической инфраструктуре. Важным достижением стало и преодоление ключевого ограничения — зависимости от физической синхронизации.

Ранее квантовые сети требовали общего лазера для синхронизации узлов, что делало масштабирование практически невозможным. Такой подход можно сравнить с необходимостью подключать все компьютеры к одному источнику питания. Новый эксперимент доказал возможность иной архитектуры, открывая путь к распределённым квантовым сетям.

Архитектура решения: разделение управления и оборудования

Для реализации теста применялась модель разделения программного и аппаратного уровней, аналогичная принципам программно-определяемых сетей. Аппаратную часть предоставила компания Qunnect, а программное управление и протоколы — Cisco.

Программная платформа Cisco автоматизировала процессы распределения запутанности и синхронизации измерений между узлами, обрабатывая миллионы событий регистрации фотонов и обеспечивая синхронизацию с точностью до пикосекунд благодаря протоколу White Rabbit.

При передаче фотонов с разных источников важно, чтобы они приходили практически одновременно — с точностью до сотен пикосекунд. Малейшее отклонение приводит к разрыву соединения. Программное обеспечение обеспечило стабильную работу системы на этом уровне.

Кроме того, автоматизация устранила необходимость ручной настройки оборудования специалистами на месте, что ранее было сложным и плохо масштабируемым процессом.

Основа для будущего квантового интернета

Эксперимент подтвердил эффективность архитектуры «хаб-и-лучи», которая отличается масштабируемостью и практичностью. Ключевое оборудование размещается в центральных узлах, тогда как периферийные устройства могут работать при комнатной температуре, снижая стоимость и упрощая расширение сети.

Использование существующей телеком-инфраструктуры также является важным фактором: это позволяет разворачивать квантовые сети быстрее и с меньшими затратами.

Аппаратные решения Qunnect обеспечили генерацию запутанности, а программная платформа Cisco — её устойчивость и масштабирование в реальных условиях. Совместно они продемонстрировали возможность создания интероперабельной квантовой сети с использованием компонентов разных производителей в рамках единой системы.