När kvantdatorer blir mer kraftfulla och utbredda, de kommer att behöva ett robust kvantinternet för att kommunicera.

Ingenjörer från Purdue University har tagit upp en fråga som hindrar utvecklingen av kvantnätverk som är tillräckligt stora för att på ett tillförlitligt sätt stödja fler än en handfull användare.

Metoden, visas i ett papper publicerat i Optica , kan hjälpa till att lägga grunden för när ett stort antal kvantdatorer, kvantsensorer och annan kvantteknik är redo att gå online och kommunicera med varandra.

Teamet implementerade en programmerbar switch för att justera hur mycket data som går till varje användare genom att välja och omdirigera ljusets våglängder som bär de olika datakanalerna, gör det möjligt att öka antalet användare utan att lägga till fotonförlust när nätverket blir större.

Om fotoner försvinner, kvantinformation går förlorad - ett problem som tenderar att hända ju längre fotoner måste resa genom fiberoptiska nät.

"Vi visar ett sätt att göra våglängdsdirigering med bara en utrustning-en våglängdsselektiv omkopplare-till, i princip, bygga ett nätverk med 12 till 20 användare, kanske ännu mer, "sade Andrew Weiner, Purdues Scifres Family Distinguished Professor in Electrical and Computer Engineering. "Tidigare tillvägagångssätt har krävt att fysiskt byta dussintals fasta optiska filter anpassade till individuella våglängder, vilket gjorde möjligheten att justera förbindelser mellan användare inte praktiskt hållbar och fotonförlust mer sannolikt. "

Istället för att behöva lägga till dessa filter varje gång en ny användare ansluter sig till nätverket, ingenjörer kan bara programmera den våglängdsselektiva omkopplaren för att direktdatabärande våglängder ska överföras till varje ny användare-vilket reducerar drifts- och underhållskostnader samt gör ett kvantinternet mer effektivt.

Den våglängdsselektiva omkopplaren kan också programmeras för att justera bandbredd enligt en användares behov, vilket inte har varit möjligt med fasta optiska filter. Vissa användare kan använda program som kräver mer bandbredd än andra, på samma sätt som att titta på program via en webbaserad streamingtjänst använder mer bandbredd än att skicka ett e-postmeddelande.

För ett kvantinternet, bilda förbindelser mellan användare och justera bandbredd innebär att man distribuerar trassel, fotons förmåga att upprätthålla en fast kvantmekanisk relation med varandra oavsett hur långt ifrån varandra de kan vara för att ansluta användare i ett nätverk. Förträngning spelar en nyckelroll i kvantberäkning och kvantinformationsbehandling.

"När människor pratar om ett kvantinternet, det är den här tanken på att generera förvirring på distans mellan två olika stationer, som mellan kvantdatorer, "sa Navin Lingaraju, en Purdue Ph.D. student i el- och datateknik. "Vår metod förändrar den hastighet med vilken intrasslade fotoner delas mellan olika användare. Dessa intrasslade fotoner kan användas som en resurs för att trassla in kvantdatorer eller kvantsensorer vid de två olika stationerna."

Purdue -forskare genomförde studien i samarbete med Joseph Lukens, forskare vid Oak Ridge National Laboratory. Den våglängdsselektiva omkopplaren som teamet använde är baserad på liknande teknik som används för att justera bandbredd för dagens klassiska kommunikation.

Omkopplaren kan också använda ett "flexnät, "som klassisk ljusvågskommunikation nu använder, att dela bandbredd till användare vid olika våglängder och platser i stället för att begränsas till en serie fasta våglängder, var och en av dem skulle ha en fast bandbredd eller informationsbärande kapacitet på fasta platser.

"För första gången, vi försöker ta något slags inspiration från dessa klassiska kommunikationskoncept med hjälp av jämförbar utrustning för att påpeka de potentiella fördelarna det har för kvantnätverk, "Sa Weiner.

Teamet arbetar med att bygga större nätverk med hjälp av den våglängdsselektiva omkopplaren.