O stare cuantică a fost teleportată cu succes pe o distanță de peste 30 de kilometri de cablu de fibră optică, în mijlocul traficului intens de internet – o performanță considerată cândva imposibilă.
Și nu, această demonstrație impresionantă realizată de cercetătorii din SUA nu te va ajuta să te teleportezi la birou pentru a scăpa de aglomerația de dimineață și nici să descarci mai repede clipurile cu pisici.
Cu toate acestea, capacitatea de a teleporta stări cuantice prin infrastructura existentă este un pas monumental către un internet cuantic interconectat, o criptare mult mai sigură și noi metode de detecție extrem de puternice.
„Este incredibil de entuziasmant, deoarece nimeni nu credea că este posibil. Munca noastră arată o cale către rețele cuantice și clasice de nouă generație care împărtășesc o infrastructură unificată de fibră optică. Practic, deschide ușa către următorul nivel al comunicațiilor cuantice.”, a declarat într-un comunicat Prem Kumar, inginer informatician la Universitatea Northwestern, care a condus studiul.
Această teleportare cuantică funcționează pe o rețea de internet normală. Dar cum?
Având o asemănare vagă cu sistemele de transport din Star Trek, teleportarea cuantică nu mută materie. În schimb, preia „posibilitățile” cuantice ale unui obiect dintr-o locație și, prin distrugerea sa controlată, imprimă același set de posibilități asupra unui obiect similar aflat în altă parte. Chiar dacă măsurarea celor două obiecte le stabilește soarta în același moment, procesul necesită totuși trimiterea unui semnal de informație clasică între cele două puncte.
Problema este că stările cuantice sunt incredibil de fragile. Gândește-te la ele ca la vată de zahăr într-o ploaie de primăvară; se pot dizolva în realitatea clasică la cel mai mic contact cu lumea exterioară, cum ar fi undele electromagnetice sau vibrațiile termice. Acest proces se numește decoerență.
Să protejezi o stare cuantică în interiorul unui computer este deja dificil. Dar să trimiți un singur foton printr-un cablu de fibră optică plin de tranzacții bancare, clipuri video și mesaje text, păstrându-i în același timp starea cuantică intactă? E ca și cum ai arunca vata de zahăr cuantică în Dunăre și ai spera să aibă același gust la capătul celălalt.
Cum au reușit să o protejeze?
Pentru a păstra starea prețioasă a fotonului lor în mijlocul unui flux de date de 400 de gigabiți pe secundă, echipa a folosit o serie de tehnici ingenioase. Au restricționat canalul fotonului și au redus șansele ca acesta să se ciocnească și să se amestece cu alte unde.
„Am studiat cu atenție modul în care lumina se împrăștie și am plasat fotonii noștri într-un punct judicios în care mecanismul de împrăștiere este minimizat. Am descoperit că putem realiza comunicarea cuantică fără interferențe din partea canalelor clasice prezente simultan.”, explică Kumar.
În timp ce alte grupuri au reușit să transmită informații cuantice alături de date clasice în simulări de internet, echipa lui Kumar este prima care a teleportat o stare cuantică printr-un flux de internet real.
Fiecare test de acest fel sugerează că un internet cuantic este inevitabil, oferind un set complet nou de instrumente pentru a măsura, monitoriza, cripta și calcula lumea noastră într-un mod fără precedent – și totul fără a fi nevoie să reconstruim internetul de la zero.
„Teleportarea cuantică are capacitatea de a asigura conectivitatea cuantică în mod securizat între noduri aflate la distanțe geografice mari. Mulți oameni au presupus că nimeni nu ar construi o infrastructură specializată pentru a trimite particule de lumină. Dacă alegem lungimile de undă potrivite, nu va fi necesar să construim o infrastructură nouă. Comunicațiile clasice și cele cuantice pot coexista.”, adaugă Kumar.
Studiul a fost publicat în revista Optica.
