Екип от Университета в Бристол е разработил нов вид комуникационна мрежа, използвайки метод, наречен мултиплексиращо квантово заплитане. Заплитането е квантово свойство, при което два обекта, например двойка фотони, са свързани така, че измерването на един от тях незабавно влияе върху измереното състояние на другия, независимо от разстоянието между тях. Това може да се използва за генериране на сигурен ключ за криптиране на информация.

Квантовите комуникационни системи са по-сигурни от обикновените мрежи, тъй като разчитат на квантовите свойства на фотоните, а не на компютърен код, който може да бъде разбит. Но изграждането на такива системи е скъпо.

Квантовата комуникация се базира на принципите на квантовата физика. Една елементарна частица като един фотон не може да бъде точно копиран, но може да бъде заплетен с друг фотон, така че и двете частици да се държат по един и същи начин, когато се измерват, без значение колко са отдалечени - нещо, което Алберт Айнщайн нарича "призрачно действие от разстояние".

Настоящите методи за защита на онлайн данните е шифроване с помощта на математически задачи, които са лесни за решаване, ако имате цифров ключ за отключване на шифъра, но трудно разрешими без него. "Трудно" обаче не означава невъзможно и при достатъчно време и компютърна мощ днешните методи за криптиране могат да бъдат сравнително лесно разбити.

Квантовата комуникация, от друга страна, създава ключове, използвайки невъзможни за копиране фотони. На практика всеки опит за копиране на тези ключове неизбежно ще доведе до грешки, които могат да бъдат открити. Това означава, че никой - без значение от способностите си или суперкомпютъра, който ползва - не може да направи реплика на квантов ключ или да прочете съобщението, което той криптира.

Тази концепция вече е демонстрирана в сателити и през оптични кабели и се използва за изпращане на защитени съобщения между различни държави. Но все още не се използва в ежедневието, защото изисква скъпа, специализирана технология, а предложените системи не могат да се разрастват с нови членове и да поддържат увеличаващ се обем работа.

Вместо да свързва потребителите директно един с друг, което е скъпо при работа с голяма мрежа, мултиплексиращото заплитане разделя фотоните от един лазер според дължината на вълната им. Всяка дължина на вълната може да съдържа поток от данни, което означава, че системата може да поддържа между 50 и 100 потребители, казва Сидарт Джоши, водещ автор на изследването, публикувано в Science Advances.

Екипът е тествал системата с осем потребители по съществуващи оптични влакна в Бристол. Повече от 100 души биха могли потенциално да използват системата, казва Джоши, защото не всеки има нужда да бъде свързан през цялото време.

Според екипа тяхната тестова система е най-голямата в света мрежа, базирана на заплитане, като брой потребители и се различава от по-големите мрежи като тази в Китай, които използват "доверени възли" с квантови повторители. Там се предава съобщение по линия на потребители, което означава, че всеки легитимен потребител по мрежата може да има достъп до информацията.

Преминаването към система без нужда от "доверени възли" е голямо развитие, казва Харун Шиляк от Тринити колидж, Дъблин, пред New Scientist. Идеята на екипа в Бристол е "важна стъпка към квантовия интернет с безпрецедентна сигурност и поверителност", казва той.

Докато предишните квантови системи са се изграждали с години на цена от милиони долари, новата мрежа е създадена в рамките на няколко месеца за по-малко от 300 000 британски лири.

Но Шиляк предупреждава, че макар концепцията да е доказана, има проблеми при степента на грешки при разпознаване на фотони в реалистични граници при работа с по-голяма мрежа. Ако честотата на грешки надвишава определен процент, може да не е възможно да се създадат защитени ключове за криптиране.

Джоши вярва, че рискът е управляем и методът може да се използва за свързване на милиони устройства заедно. "Това, което се опитваме да направим, е да изградим квантовия интернет", казва той.