Zespół z Uniwersytetu w Stuttgarcie w Niemczech dokonał przełomu w komunikacji kwantowej: udane teleportowanie informacji kwantowej pomiędzy fotonami generowanymi przez zupełnie różne źródła światła. To kamienie milowe znacznie przybliżają wizję bezpiecznego Internetu kwantowego dalekiego zasięgu do rzeczywistości.
Problem transmisji kwantowej na odległość
Tradycyjne sygnały internetowe można wzmacniać za pomocą wzmacniaczy, ale dane kwantowe działają inaczej. Każda próba wzmocnienia sygnału kwantowego niszczy jego kruchy stan, czyniąc go bezużytecznym. Aby przesyłać informację kwantową na duże odległości, potrzebne są źródła światła wytwarzające identyczne fotony — cząstki, których nie można od siebie odróżnić.
To była główna przeszkoda: zapewnienie, że dwa niezależne źródła wytwarzają fotony o tych samych właściwościach, jest niezwykle trudne. Drobne różnice mogą zniszczyć stan kwantowy podczas teleportacji.
Kropki kwantowe: klucz do stabilności
Naukowcy rozwiązali ten problem za pomocą kropek kwantowych : półprzewodników wielkości nano, które emitują światło o niezwykle precyzyjnych częstotliwościach. Punkty te wytwarzają fotony tak podobne, że można je praktycznie stosować zamiennie. Umożliwia to „przesyłanie” informacji kwantowej przez sieci ze stacjami przekaźnikowymi bez strat i awarii.
„Po raz pierwszy na świecie udało nam się przenieść informację kwantową pomiędzy fotonami pochodzącymi z dwóch różnych kropek kwantowych” – mówi fizyk Peter Michler z Uniwersytetu w Stuttgarcie.
Jak działa teleportacja kwantowa (to nie to, co myślisz)
Termin „teleportacja” jest mylący. Naukowcy nie poruszają materii; przenoszą stan kwantowy – informację zakodowaną wewnątrz fotonu – z jednej cząstki na drugą. Wymaga to, aby oba fotony znajdowały się w „rozmytym” stanie kwantowym i, co najważniejsze, były nie do odróżnienia.
Zespół ze Stuttgartu wykazał, że działa to nawet wtedy, gdy fotony pochodzą z różnych kropek kwantowych, otwierając drzwi do zwiększania skali sieci kwantowych. Eksperyment przeprowadzono na standardowym 10-metrowym kablu światłowodowym, potwierdzając kompatybilność z istniejącą infrastrukturą.
Dlaczego to ma znaczenie: bezpieczeństwo kwantowe
Konsekwencje są ogromne. Internet kwantowy chroniony tą technologią może uniemożliwić podsłuchiwanie. Komunikacja kwantowa jest z natury bezpieczna, ponieważ każda próba przechwycenia sygnału zmienia go, ostrzegając nadawcę i odbiorcę.
Obecny wskaźnik powodzenia teleportacji wynosi nieco ponad 70%, ale badacze pracują nad jego udoskonaleniem. Zwiększanie odległości jest kolejnym priorytetem.
Ten przełom pokazuje, że technologia kwantowa oparta na kropkach kwantowych szybko się rozwija, stanowiąc istotny element konstrukcyjny przyszłych bezpiecznych sieci komunikacyjnych. Wyścig w tworzeniu funkcjonalnego Internetu kwantowego trwa pełną parą, a ten eksperyment stanowi ważny krok naprzód.
