Μια τεράστια πρόοδο στην κβαντική πληροφορική και επικοινωνία πραγματοποίησαν μηχανικοί του Πανεπιστημίου Northwestern, οι οποίοι πέτυχαν κβαντική τηλεμεταφορά μέσω ενός τυπικού οπτικού καλωδίου που ήδη μεταφέρει καθημερινή διαδικτυακή κίνηση.
Η εξέλιξη αυτή δείχνει ότι η κβαντική επικοινωνία ίσως να μην απαιτεί αποκλειστικές γραμμές, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο εύκολη και ευρεία ενσωμάτωση μεταξύ κβαντικών και κλασικών δεδομένων.
Η είδηση επικεντρώνεται στην ιδέα ότι τα κβαντικά σήματα -πληροφορίες που μεταφέρονται από ευαίσθητα φωτόνια- μπορούν να συνυπάρχουν με τη συνήθη διαδικτυακή κίνηση, χωρίς να χάνουν την ακεραιότητά τους.
Αυτό το επίτευγμα επιβεβαιώνει την κβαντική τηλεμεταφορά, μια διαδικασία όπου η κατάσταση ενός σωματιδίου (όπως ενός φωτονίου) μεταφέρεται σε άλλο απομακρυσμένο σωματίδιο, χωρίς το αρχικό να μετακινείται φυσικά.
Η επιστήμη πίσω από την κβαντική τηλεμεταφορά
Με τη χρήση συζευγμένων φωτονίων, αυτή η μέθοδος επιτρέπει ασφαλή, σχεδόν στιγμιαία ανταλλαγή δεδομένων και ανοίγει τον δρόμο για μελλοντικά κβαντικά δίκτυα.
Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε επιτυχώς μια διάταξη που επιτρέπει στα κβαντικά δεδομένα να «περιπλέκονται» μέσα στη ροή της καθημερινής διαδικτυακής κυκλοφορίας χωρίς παρεμβολές.
Αυτό το επίτευγμα υπερβαίνει ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια για την πρακτική υλοποίηση των κβαντικών δικτύων.
Η κβαντική τηλεμεταφορά ξεχωρίζει, επειδή χρησιμοποιεί τη σύζευξη για να ανταλλάξει πληροφορίες χωρίς τη φυσική μεταφορά ύλης σε απόσταση.
Η έννοια αυτή έχει τις ρίζες της στην εργασία των Αϊνστάιν, Podolsky και Rosen το 1935. Επιστήμονες έχουν έκτοτε δοκιμάσει την κβαντική σύζευξη σε εργαστήρια, καταλήγοντας στη διατύπωση της κβαντικής τηλεμεταφοράς το 1993.
Προστασία ευαίσθητων φωτονίων
Η ενσωμάτωση κβαντικών φωτονίων σε ενεργές γραμμές δεν είναι απλή υπόθεση. Οι συνήθεις διαδικτυακές μεταφορές βασίζονται σε εκατομμύρια φωτόνια, οπότε τα κβαντικά φωτόνια μπορούν εύκολα να χαθούν.
Η ομάδα του Northwestern ανέλυσε πώς διασκορπίζεται το φως μέσα στο καλώδιο και εντόπισε το κατάλληλο μήκος κύματος, όπου τα κβαντικά σήματα αντιμετωπίζουν λιγότερο «θόρυβο». Πρόσθεσαν επίσης ειδικά φίλτρα για να μειώσουν τις παρεμβολές.
Προηγούμενες δοκιμές τηλεμεταφοράς πραγματοποιούνταν σε ελεγχόμενα περιβάλλοντα ή με αποκλειστικές ίνες. Στο Northwestern, ωστόσο, τα κβαντικά και τα κλασικά σήματα κυκλοφόρησαν στο ίδιο καλώδιο χωρίς σύγκρουση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κβαντική πληροφορία έφτασε στον προορισμό της χωρίς λάθη.
Μελλοντικές εφαρμογές
Η δυνατότητα υποστήριξης κβαντικών συνδέσεων χωρίς ειδικά καλώδια κάνει πολλές νέες ιδέες πιο εφικτές.
- Κατανεμημένη κβαντική υπολογιστική: Σύνδεση πολλών κβαντικών υπολογιστών σε διαφορετικές τοποθεσίες.
- Κρυπτογράφηση: Μοναδικά επίπεδα ασφάλειας με κβαντική σύζευξη για συγχρονισμό ρολογιών ή διανομή τυχαίων αριθμών.
- Απομακρυσμένη μέτρηση: Σταθερότερες κβαντικές συνδέσεις για επιστημονικές μετρήσεις και πειράματα.
Η κβαντική τηλεμεταφορά μπορεί σύντομα να εξελιχθεί από θεωρητική ιδέα σε πρακτικό εργαλείο, που θα μεταμορφώσει την επικοινωνία.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Optica.
Φωτογραφία: freepik.com
