Πρώτο βήμα για “Κβαντικό Διαδίκτυο” χρησιμοποιώντας τις υπάρχουσες διαδικτυακές υποδομές

Στο σημαντικότερο ίσως τεχνολογικό άλμα του 2025 για τα κβαντικά δίκτυα, μηχανικοί του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια πέτυχαν τη μετάδοση κβαντικών σημάτων σε κανονικές εμπορικές υποδομές οπτικών ινών, χρησιμοποιώντας το ίδιο Internet Protocol (IP) που τροφοδοτεί το σημερινό διαδίκτυο. Το επίτευγμα βασίστηκε στον ειδικά σχεδιασμένο μικροεπεξεργαστή Q-Chip, ο οποίος συγχρονίζει τα κλασικά και τα κβαντικά δεδομένα, διορθώνει αυτόματα τον θόρυβο και τα ενσωματώνει σε IP πακέτα με συμβατική δρομολόγηση.

Στα κβαντικά δίκτυα, η μετάδοση βασίζεται σε ζεύγη διεμπλεκόμενων σωματιδίων (entangled particles) που διατηρούν τέλειο συσχετισμό, ανεξάρτητα από την απόσταση. Αυτή η ιδιότητα μπορεί μελλοντικά να επιτρέψει τη διασύνδεση κβαντικών υπολογιστών, ώστε να συνδυάζουν ισχύ σε πραγματικό χρόνο — π.χ. για πιο εξελιγμένη τεχνητή νοημοσύνη ή ταχύτερη ανάπτυξη φαρμάκων και υλικών, σε κλίμακες πέρα από τις δυνατότητες των σημερινών συστημάτων.

Η μεγάλη πρόκληση ήταν ότι τα κβαντικά σήματα αλλοιώνονται αν μετρηθούν για σκοπούς δρομολόγησης, σε αντίθεση με τα συμβατικά δεδομένα. Η λύση ήταν ένα υβριδικό σχήμα: κάθε πακέτο ξεκινά με ένα κανονικό (κλασικό) “header”, το οποίο οι δρομολογητές μπορούν να διαβάσουν και να χρησιμοποιήσουν για τη δρομολόγηση. Το κβαντικό μέρος ακολουθεί και φτάνει στον προορισμό του χωρίς να χρειαστεί να μετρηθεί καθόλου — όπως σε ένα τρένο, όπου η μηχανή δείχνει τον δρόμο και τα βαγόνια μεταφέρουν το πολύτιμο φορτίο.

Με αυτή την τεχνική, για πρώτη φορά εκτός εργαστηρίου και σε πραγματικό εμπορικό δίκτυο (της Verizon στην πανεπιστημιούπολη της Φιλαδέλφειας), έγινε εφικτή η παράλληλη μετάδοση κλασικών και κβαντικών δεδομένων σε IP πακέτα, αξιοποιώντας το υπάρχον σύστημα διευθύνσεων και τα εργαλεία διαχείρισης του διαδικτύου. Η διόρθωση σφαλμάτων επιτυγχάνεται επειδή ο θόρυβος που επηρεάζει το header επηρεάζει αντίστοιχα και το quantum payload, επιτρέποντας δυναμική διόρθωση χωρίς να καταστραφεί η κβαντική πληροφορία.

Στις δοκιμές, η πιστότητα ξεπέρασε το 97% ακόμη και σε δύσκολες συνθήκες (μεταβολές θερμοκρασίας, κραδασμοί, ανθρώπινη δραστηριότητα). Το Q-Chip κατασκευάζεται σε απλό πυρίτιο με ώριμες τεχνικές, στοιχείο που προοιωνίζεται εύκολη μαζική παραγωγή. Η αρχική υλοποίηση συνέδεσε δύο κτίρια με καλώδιο ενός χιλιομέτρου, με την ομάδα να τονίζει ότι η επέκταση απαιτεί απλώς την εγκατάσταση περισσότερων Q-Chip πάνω στο υπάρχον δίκτυο.

Προς το παρόν, τα κβαντικά σήματα δεν μπορούν να ενισχυθούν χωρίς να χαθεί η διεμπλοκή, κάτι που περιορίζει την εμβέλεια σε επίπεδο μητροπολιτικού δικτύου. Αν και υπάρχουν λύσεις με κβαντικά «κλειδιά» (quantum keys) για ασφαλή επικοινωνία σε μεγαλύτερες αποστάσεις, αυτές δεν αρκούν για την πλήρη διασύνδεση επεξεργαστών. Το πείραμα του UPenn δείχνει ότι η δυναμική δρομολόγηση quantum πακέτων με πλήρη ενσωμάτωση στο IP είναι πλέον εφικτή — μετατρέποντας το «κβαντικό διαδίκτυο» από μακρινό όραμα σε ρεαλιστικό σχέδιο τεχνολογικής κλίμακας. Η ενοποίηση κβαντικής πληροφορίας με το υπάρχον Διαδίκτυο ανοίγει τον δρόμο για πιο ασφαλείς και ταχύτερες επικοινωνίες σε πραγματικές συνθήκες, φέρνοντας το «κβαντικό διαδίκτυο» ένα βήμα πιο κοντά στην καθημερινότητά μας.