Kvantno stanje svetlosti uspešno je teleportovano kroz više od 30 kilometara (oko 18 milja) optičkog kabla, usred intenzivnog internet saobraćaja – podvig inženjeringa koji se nekada smatrao nemogućim.
Korak ka kvantnoj mreži budućnosti
Impresivna demonstracija istraživača u Sjedinjenim Američkim Državama 2024. godine možda vam neće pomoći da izbegnete jutarnju gužvu na putu do posla ili brže preuzmete omiljene video snimke mačaka.
Međutim, sposobnost teleportacije kvantnih stanja kroz postojeću infrastrukturu predstavlja ogroman korak ka uspostavljanju kvantno povezane računarske mreže, unapređene enkripcije ili moćnih novih metoda senzorske tehnologije.
Revolucionarni proboj u kvantnoj komunikaciji
„Ovo je neverovatno uzbudljivo jer niko nije verovao da je ovako nešto moguće“, kaže Prem Kumar, inženjer računarstva sa Univerziteta Nortvestern, koji je predvodio studiju.
„Naš rad pokazuje put ka sledećoj generaciji kvantnih i klasičnih mreža koje dele jedinstvenu optičku infrastrukturu. U suštini, ovo otvara vrata ka novom nivou kvantne komunikacije.“
Kvantna teleportacija – inspiracija iz naučne fantastike
Teleportacija, koja na prvi pogled podseća na transportne sisteme iz „Zvezdanih staza“, omogućava prenos kvantnih mogućnosti jednog objekta na drugi, uz istovremeno uništenje originala.
Iako čin merenja povezanih objekata istovremeno određuje njihova stanja, proces spajanja njihovih kvantnih identiteta i dalje zahteva slanje talasa informacija između tačaka u prostoru.
Zaštita kvantnih stanja u digitalnom haosu
Kvantno stanje bilo kog objekta može se posmatrati kao oblak mogućnosti koji lako može nestati pod uticajem spoljašnjih faktora. Elektromagnetni talasi i termalni pokreti čestica brzo dovode do kvantne dekoherencije ako sistem nije adekvatno zaštićen.
Zaštititi kvantna stanja unutar računara je jedno, ali poslati foton kroz optičke kablove pune internet saobraćaja – bankovnih transakcija, video snimaka i poruka – bez gubitka njegovog kvantnog stanja, mnogo je veći izazov. To bi bilo kao baciti šećernu vatu u reku Misisipi i nadati se da će ostati netaknuta do kraja puta.
Tehnike zaštite kvantnih fotona
Kako bi sačuvali dragoceno kvantno stanje usamljenog fotona u uslovima optičkog kabla kroz koji protiče internet saobraćaj brzinom od 400 gigabita u sekundi, tim istraživača primenio je niz tehnika koje su ograničile kanal kroz koji se foton kreće i smanjile mogućnost njegovog rasipanja.
„Pažljivo smo proučili kako dolazi do rasipanja svetlosti i smestili naše fotone na tačku gde je taj efekat minimalan“, objašnjava Kumar.
„Otkrili smo da možemo izvesti kvantnu komunikaciju bez smetnji od klasičnih kanala koji su istovremeno prisutni.“
Prvi uspešan prenos kvantnog stanja uz stvarni internet saobraćaj
Dok su drugi istraživački timovi uspešno simulirali prenos kvantnih informacija u okviru testiranih internet mreža, Kumarov tim je prvi koji je uspeo da teleportuje kvantno stanje uz stvarni internet saobraćaj.
Svaki novi test potvrđuje da je kvantni internet neizbežan, pružajući inženjerima potpuno nov alat za merenje, nadzor, enkripciju i računske operacije, bez potrebe za potpunom rekonstrukcijom postojeće internet infrastrukture.
Koegzistencija klasičnih i kvantnih komunikacija
„Kvantna teleportacija može omogućiti sigurnu kvantnu povezanost između geografski udaljenih čvorova“, kaže Kumar.
„Ali mnogi su dugo verovali da niko neće graditi posebnu infrastrukturu za slanje svetlosnih čestica. Ako pažljivo odaberemo talasne dužine, nećemo morati da gradimo novu infrastrukturu. Klasične i kvantne komunikacije mogu postojati zajedno.“
Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu Optica.
