Čína ukázala, že teleportácia kvantových dát je možná aj v praxi. Zvyšok sveta zostal v úžase
Čínski výskumníci položili vo svojej štúdii základy pre kvantový internet.
Výskumníci z čínskej univerzity Nanjing University nedávno urobili míľový krok k praktickému a funkčnému kvantovému internetu. Presnejšie, dokázali na diaľku teleportovať kvantový bit zakódovaný vo svetle pomocou rovnakých vlnových dĺžok, ktoré podporujú súčasné telekomunikačné technológie.
Na dosiahnutie tohto prelomového výsledku využili výskumníci jav, ktorý sa nazýva kvantová teleportácia. Ide o fascinujúci proces, ktorý zahŕňa prenesenie kvantového stavu častice na vzdialené miesto bez toho, aby sa presunula alebo detegovala samotná častica. Zároveň kvantová teleportácia nie je nový objav. Už v minulosti ju dokázali výskumy experimentálne realizovať, no nová štúdia to dokázala cez bežne využívané telekomunikačné pásmo. V jednoduchosti môžeme povedať, že kvantová teleportácia je spôsob, ako preniesť kvantové stavy bez toho, aby sme to odhalili.
Nový objav výskumníkov má obrovský potenciál priniesť do reality ľahko škálovateľné kvantové siete a potenciálne aj kvantový internet. Výskumníci sa v novom výskume zameriavali na úspešnú integráciu telekomunikačnej solid-state kvantovej pamäte do systému kvantovej teleportácie. To výskumníkom dovolilo ukladať vyslané kvantové informácie.
Základy kvantového internetu
Hlavnou úlohou tejto kvantovej pamäte je ukladať a šíriť kvantovo previazané častice naprieč kvantovou sieťou. Kvantové previazanie je ďalší fascinujúci fenomén, ktorý je úzko spätý s kvantovou teleportáciou. Vo svete kvantovej fyziky môžu dve častice medzi sebou zdieľať záhadnú väzbu, ktorú označujeme ako kvantové previazanie. Kvantové previazanie hovorí, že bez ohľadu na vzdialenosť medzi časticami, zmena jednej častice sa okamžite prejaví aj na tej druhej. Napríklad ak výskumníci zmerajú spin jednej častice, ktorý je smerom hore, okamžite vedia, že spin kvantovo previazanej častice bude dole.
“Aby sme mohli ešte zväčšiť vzdialenosť prenosu kvantového stavu, je nesmierne dôležité vložiť do kvantového teleportačného systému nejakú formu kvantovej pamäte,” hovorí Xiao-Song Ma, jeden z autorov štúdie.
Kvantové siete sa zakladajú na kvantových opakovačoch. Ide o zariadenia, ktoré skracujú vzdialenosti, ktorými sa musí informácia posielať. Tieto kratšie vzdialenosti sa označujú ako elementárne spoje. Keď sa kvantové spomienky umiestnia na konce týchto úsekov, dokázali by ukladať kvantovú informáciu na dostatočne dlhú dobu, aby sa vytvorilo kvantové previazanie naprieč celými segmentmi siete. To by následne umožnilo posielanie informácií na väčšie vzdialenosti.
Neprehliadni
Čo výskumníci dosiahli?
Autori štúdie teda dokázali „preniesť“ informáciu zakódovanú v svetle do pevnej kvantovej pamäte bez toho, aby sa kvantový stav zničil alebo posielal fyzicky, čím spravili veľký krok k vytvoreniu veľkých a škálovateľných kvantových sietí, ktoré môžu fungovať na rovnakej infraštruktúre ako dnešný internet. Táto pamäť dokáže kvantové informácie uložiť a umožní ich neskoršie použitie.
Práca zároveň dokázala, že kvantové informácie môžu byť prenesené naprieč sieťou pomocou zariadení a optických vlnových dĺžok, ktoré sú kompatibilné s tými, ktoré dnes uplatňujeme v telekomunikačnej sfére. Na základe toho môžu výskumníci napredovať v rozvoji kvantových sietí a potenciálne prispieť k rozvoju kompletného kvantového internetu.
“Celý náš systém, založený na iónoch erbia využíva komponenty kompatibilné s existujúcimi sieťami optických vlákien perfektne. Ide o platformu kompatibilnú so súčasnými telekomunikačnými platformami, ktorá dokáže vytvárať, ukladať a spracúvať kvantové stavy svetla,” vysvetľuje Ma.
Samozrejme, že výskumníci sú len na začiatku cesty. V ďalších štúdiách plánujú zlepšiť výkon svojej kvantovej pamäte, ktorú otestovali v experimentoch. Presnejšie chcú predĺžiť čas, počas ktorého je kvantová informácia uložená. Popri tom chcú ešte zlepšiť aj efektívnosť, s akou ich zariadenie ukladá kvantovú informáciu. Výskumníci v štúdii priniesli naozaj fascinujúce výsledky, ktoré by nás mohli naviesť ku kvantovému internetu. Bude zaujímavé sledovať, ako sa ich výskum posunie ďalej, hlavne či budú schopní so svojou kvantovou sieťou ďalej pracovať a rozširovať ju.
