Квантовые компьютеры давно перестали быть лабораторной диковинкой. Их способность решать задачи, непосильные классическим машинам, уже меняет криптографию, химию и искусственный интеллект. Но чтобы раскрыть их потенциал полностью, нужно объединять устройства в сети.
Проблема в том, что квантовые компьютеры работают на разных физических платформах: одни используют ионы, другие — алмазы с дефектами, третьи — сверхпроводящие цепи. Каждая система требует уникальных протоколов связи. До сих пор попытки связать их напоминали попытки заставить iPhone и старый Nokia обмениваться файлами без адаптеров и проводов.
Квантовый интернет обещает не только сверхбыструю связь, но и абсолютную безопасность. Квантовая криптография основана на законах физики, которые невозможно обойти. Однако без универсального «переводчика» между устройствами эти преимущества останутся теорией.
Статья по теме: В Китае создали ИИ-чип размером с песчинку, который использует свет для декодирования данных
Команда нидерландских исследователей из Делфтского технического университета под руководством Стефани Вехнер (Stephanie Wehner) решила проблему совместимости. Она разработали QNodeOS — первую операционную систему (ОС) для квантовых сетей. Ее главная особенность — возможность работы с любым типом квантовых компьютеров, независимо от их конструкции и вида используемых кубитов.
QNodeOS работает как посредник между квантовыми компьютерами разных типов. Эта ОС координирует обмен данными, будь то кубиты на основе алмазов или ионов. Система обрабатывает как квантовые сигналы, так и классические команды, которые управляют устройствами.
Чтобы проверить универсальность платформы, ученые подключили к ней два типа квантовых компьютеров. Первый использовал алмазы с искусственными дефектами — азото-замещенными вакансиями. Такие системы стабильны при комнатной температуре. Второй работал на ионах иттербия, удерживаемых в электромагнитных ловушках.
QNodeOS успешно выполнила две задачи одновременно: провела удаленные вычисления (аналог облачных расчетов в классических сетях) и синхронизировала работу устройств. Это доказало, что система справляется с многозадачностью — ключевым требованием для масштабируемых сетей.
Статья по теме: Физики превратили свет в квантовую «сверхтвердую» материю
Разработку высоко оценили специалисты в области квантовых технологий. Джо Фитцсимонс (Joe Fitzsimons) из стартапа Horizon Quantum назвал разработку поворотным моментом.
«Создание квантового интернета — не только вопрос аппаратуры. Нужны стандарты, протоколы маршрутизации, инструменты управления. QNodeOS задает основу для всего этого», — пояснил Фитцсимонс.
Стефани Вехнер сравнила процесс создания QNodeOS с раскрашиванием рисунка. По ее словам, ее команда лишь нанесла контуры, теперь предстоит «раскрасить» детали: например, разработать алгоритмы планирования задач для квантовых сетей.
QNodeOS — лишь первый шаг. Ученым предстоит разработать протоколы для передачи данных на большие расстояния, методы исправления ошибок и интерфейсы для пользователей. Но уже сейчас ясно: эра квантового интернета началась. Когда он станет реальностью, это изменит не только технологии, но и наше представление о безопасности и скорости.
Научная работа опубликована в журнале Nature.