Teleportacja kwantowa przez Internet? Brzmi jak science fiction, choć jest już realna!
Zespołowi inżynierów z Northwestern University udało się teleportować stan kwantowy na odległość 30 kilometrów przy użyciu światłowodu. W dodatku światłowodu aktywnie przesyłającego strumień ruchu internetowego. Oznacza to, że będziemy mogli tworzyć sieci komputerów połączonych kwantowo przy użyciu już istniejącej infrastruktury!
Spis treści:
- Czym naprawdę jest teleportacja kwantowa?
- Pierwszy raz przez aktywne łącze internetowe
- Jak przebiegała kwantowa teleportacja?
- Czy to początek Internetu kwantowego?
To przełom, bo otwiera drogę do tworzenia sieci komputerów połączonych kwantowo bez konieczności budowy osobnych łączy – z wykorzystaniem już istniejącej infrastruktury.
Czym naprawdę jest teleportacja kwantowa?
Choć fani science fiction, a zwłaszcza serii Star Trek, po usłyszeniu słowa „teleportacja” od razu pomyślą: beam me up, Scotty, to rzeczywistość wygląda inaczej.
Teleportacja kwantowa nie przenosi ludzi ani przedmiotów, lecz stany kwantowe cząstek – najczęściej fotonów. To zestaw prawdopodobieństw opisujących cząstki splątane kwantowo, które mogą znajdować się w różnych miejscach.
Taka forma teleportacji może znaleźć zastosowanie m.in. w:
- szyfrowaniu sygnałów,
- tworzeniu technologii komunikacyjnych o wyjątkowej precyzji,
- przesyłaniu informacji w sposób niepodatny na przechwycenie.
Pierwszy raz przez aktywne łącze internetowe
Dotąd podobne eksperymenty odbywały się w warunkach laboratoryjnych lub na symulowanych łączach. Tym razem, po raz pierwszy, teleportowano kwantowy stan fotonu przez realne łącze światłowodowe, które jednocześnie przesyłało dane z prędkością 400 Gb/s.
To niesamowite, ponieważ delikatne stany kwantowe są bardzo podatne na zakłócenia, a strumień danych mógłby je zniszczyć. Jednak badacze poradzili sobie z tym problemem dzięki zastosowaniu:
- innego pasma światła (1290 nm vs 1550 nm),
- precyzyjnych filtrów,
- synchronizacji czasowej.
Jak przebiegała kwantowa teleportacja?
W eksperymencie wykorzystano trójkę „bohaterów”: Alice, Boba i Charliego – to standardowe nazwy w schematach kryptograficznych.
- Alice tworzy pojedynczy foton z określoną polaryzacją (wiadomość kwantowa).
- Bob generuje parę splątanych fotonów – jeden wysyła do Charliego, drugi zatrzymuje.
- Charlie otrzymuje foton od Alice i splątany foton od Boba. Wykonuje pomiar stanu Bella, który niszczy obie cząstki, ale sprawia, że foton Boba natychmiast przyjmuje stan Alice.
To oznacza, że stan kwantowy został przeniesiony, mimo że żaden foton fizycznie nie przebył tej drogi.
– Nikt nie sądził, że to możliwe i właśnie dlatego nasze wyniki są tak ekscytujące – powiedział Prem Kumar, inżynier informatyki z Northwestern University.
Czy to początek Internetu kwantowego?
Tak. Sukces eksperymentu oznacza, że w przyszłości Internet kwantowy może współdzielić infrastrukturę z klasycznym Internetem.
Otwiera to drzwi do:
- tworzenia hybrydowych sieci komunikacyjnych,
- rozwoju komunikacji odpornej na przechwycenie,
- budowy nowej generacji technologii transmisji danych.
– Nasza praca pokazuje drogę do następnej generacji sieci kwantowych i klasycznych, które dzielą jednolitą infrastrukturę światłowodową – dodał Prem Kumar.
Źródło: optica.org
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.