Квантно стање светлости успешно је телепортовано кроз више од 30 километара (око 18 миља) оптичког кабла, усред интензивног интернет саобраћаја – подвиг инжењеринга који се некада сматрао немогућим.
Корак ка квантној мрежи будућности
Импресивна демонстрација истраживача у Сједињеним Америчким Државама 2024. године можда вам неће помоћи да избегнете јутарњу гужву на путу до посла или брже преузмете омиљене видео снимке мачака.
Међутим, способност телепортације квантних стања кроз постојећу инфраструктуру представља огроман корак ка успостављању квантно повезане рачунарске мреже, унапређене енкрипције или моћних нових метода сензорске технологије.
Револуционарни пробој у квантној комуникацији
„Ово је невероватно узбудљиво јер нико није веровао да је овако нешто могуће“, каже Прем Кумар, инжењер рачунарства са Универзитета Нортвестерн, који је предводио студију.
„Наш рад показује пут ка следећој генерацији квантних и класичних мрежа које деле јединствену оптичку инфраструктуру. У суштини, ово отвара врата ка новом нивоу квантне комуникације.“
Квантна телепортација – инспирација из научне фантастике
Телепортација, која на први поглед подсећа на транспортне системе из „Звезданих стаза“, омогућава пренос квантних могућности једног објекта на други, уз истовремено уништење оригинала.
Иако чин мерења повезаних објеката истовремено одређује њихова стања, процес спајања њихових квантних идентитета и даље захтева слање таласа информација између тачака у простору.
Заштита квантних стања у дигиталном хаосу
Квантно стање било ког објекта може се посматрати као облак могућности који лако може нестати под утицајем спољашњих фактора. Електромагнетни таласи и термални покрети честица брзо доводе до квантне декохеренције ако систем није адекватно заштићен.
Заштитити квантна стања унутар рачунара је једно, али послати фотон кроз оптичке каблове пуне интернет саобраћаја – банковних трансакција, видео снимака и порука – без губитка његовог квантног стања, много је већи изазов. То би било као бацити шећерну вату у реку Мисисипи и надати се да ће остати нетакнута до краја пута.
Технике заштите квантних фотона
Како би сачували драгоцено квантно стање усамљеног фотона у условима оптичког кабла кроз који протиче интернет саобраћај брзином од 400 гигабита у секунди, тим истраживача применио је низ техника које су ограничиле канал кроз који се фотон креће и смањиле могућност његовог расипања.
„Пажљиво смо проучили како долази до расипања светлости и сместили наше фотоне на тачку где је тај ефекат минималан“, објашњава Кумар.
„Открили смо да можемо извести квантну комуникацију без сметњи од класичних канала који су истовремено присутни.“
Први успешан пренос квантног стања уз стварни интернет саобраћај
Док су други истраживачки тимови успешно симулирали пренос квантних информација у оквиру тестираних интернет мрежа, Кумаров тим је први који је успео да телепортује квантно стање уз стварни интернет саобраћај.
Сваки нови тест потврђује да је квантни интернет неизбежан, пружајући инжењерима потпуно нов алат за мерење, надзор, енкрипцију и рачунске операције, без потребе за потпуном реконструкцијом постојеће интернет инфраструктуре.
Коегзистенција класичних и квантних комуникација
„Квантна телепортација може омогућити сигурну квантну повезаност између географски удаљених чворова“, каже Кумар.
„Али многи су дуго веровали да нико неће градити посебну инфраструктуру за слање светлосних честица. Ако пажљиво одаберемо таласне дужине, нећемо морати да градимо нову инфраструктуру. Класичне и квантне комуникације могу постојати заједно.“
Ово истраживање објављено је у часопису Optica.
