Teleportacja kwantowa została właśnie osiągnięta z aż 90% dokładnością na dystansie 44 kilometrów!
Naukowcy są coraz bliżej stworzenia super bezpiecznego, superszybkiego internetu kwantowego – byli w stanie teleportować wysokiej jakości informacje kwantowe na łączna odległość 44 kilometrów (27 mil).
Jakość danych jak i odległość przesyłu są kluczowymi elementami, jeśli chodzi o budowanie prawdziwego, działającego internetu kwantowego, a postęp w którymkolwiek z tych obszarów jest powodem do świętowania dla osób budujących naszą sieć komunikacyjną nowej generacji. W tym przypadku zespół osiągnął ponad 90-procentowy poziom wierności (dokładności danych) dzięki innowacjom kwantowym, a także wysłał je przez rozległe sieci światłowodowe, podobne do tych, które stanowią podstawne naszego istniejącego obecnie internetu.
„Jesteśmy zachwyceni tymi wynikami” – mówi fizyk Pnagiotis Spentzouris z laboratorium fizyki cząstek i akceleratorów Fermilab w Kalifornijskim Instytucie Technologii (Caltech). „To kluczowe osiągnięcie na drodze do stworzenia technologii, która na nowo zdefiniuje sposób, w jaki prowadzimy globalną komunikację”.
Kwantowa technologia internetowa wykorzystuje kubity – niezmierzone cząstki, które pozostają zawieszone w mieszaninie możliwych rozwiązań przypominających obracające się kości do gry zanim jeszcze wypadnie losowa liczba oczek. Określenie stanu kubitów możliwe jest jedynie po ich ostatecznym pomiarze. Wyobraźmy sobie kubity jako parę kości do gry – podczas gdy obydwie mogą wskazać dowolną liczbę, jedna i druga dodane do siebie muszą dać określoną sumę (np. siedem), bez względu na to jak daleko znajdują się od siebie. Dane w jednej lokalizacji natychmiast odzwierciedlają dane w innej. Dzięki sprytnemu ułożeniu splątanych trzech kubitów można zmusić stan jednej cząstki do przyjęcia „rzutu kośćmi” innej poprzez ich wzajemnie splątanego partnera. W przestrzeni kwantowej jest to równie szybkie jak przekształcenie jednej cząstki w drugą, teleportowanie jej tożsamości na odległość w mgnieniu oka.
Niestety natura informacji kwantowej cechuje się wysoką wrażliwością na czynniki, co skutecznie utrudnia przesyłanie splątanych fotonów na duże odległości bez zakłóceń. Dłuższe włókna światłowodowe powodują więcej możliwości zakłócania stanów splątania szumami.
Długość światłowodu wykorzystanego do eksperymentu była rekordowa i sięgnęła 44 kilometrów, wyznaczając tym samym nowy limit tego, jak daleko możemy wysyłać splątane kubity i nadal z powodzeniem używać ich do teleportowania informacji kwantowych. Dotychczas nikomu nie udało się wykazać, że istnieje możliwość teleportacji na tak duże odległości z tak dużą dokładnością, a to przybliża ogromne sieci kwantowe do rzeczywistości, mimo że przed nami jeszcze lata pracy, by było to możliwe.
„Dzięki tej demonstracji zaczynamy tworzyć podwaliny pod budowę metropolitalnej sieci kwantowej na obszarze Chicago” – mówi Spentzouris. Splątanie kwantowe i teleportacja danych jest na tyle skomplikowanym zagadnieniem, że nawet eksperci nie w pełni rozumieją, jak można je ostatecznie wykorzystać w sieci kwantowej. Każda koncepcja, którą jesteśmy w stanie stworzyć, przybliża nas jednak nieco do stworzenia takiej sieci.
Oprócz obiecanego ogromnego wzrostu szybkości i mocy obliczeniowej, internet kwantowy byłby wyjątkowo bezpieczny. Na razie naukowcy uważają, że kwantowe sieci internetowe będą działały jako specjalistyczne rozszerzenia klasycznego internetu, a nie ich całkowity zamiennik.
„Jesteśmy bardzo dumni, że osiągnęliśmy ten kamień milowy w zakresie zrównoważonych, wydajnych i skalowalnych systemów kwantowej teleportacji” – mówi fizyk Maria Spiropulu z Caltech. „Wyniki ulegną dalszej poprawie dzięki aktualizacjom systemu, które zamierzamy zakończyć do drugiego kwartału 2021 roku”.
Najbardziej precyzyjny zegar na świecie
Nowy rekord należy do fizyków z Massachusetts Institute of Technology. Opracowali nowy typ zegara atomowego, który mierzy splątane atomy zamiast losowo oscylujących atomów.
Gdyby dzisiejsze najnowocześniejsze zegary atomowe zostały zmodyfikowane w taki sposób, aby mierzyć splątanie atomów, ich synchronizacja (od początku istnienia wszechświata) byłaby dziś przesunięta o mniej niż 100 milisekund.
Bardziej precyzyjne zegary atomowe mogą pomóc naukowcom odkryć tajemnice wszechświata, mierząc takie rzeczy jak ciemna materia czy fale grawitacyjne. „Czy wraz ze starzeniem się wszechświata zmienia się prędkość światła? Czy ładunek elektronu się zmienia?” – zapytał Vladan Vuletic, profesor fizyki na MIT. „To jest to, co można zbadać za pomocą bardziej precyzyjnych zegarów atomowych”.
Adrian Pluta
E-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
