O stare cuantică a luminii a fost teleportată cu succes prin mai mult de 30 de kilometri (aproximativ 18 mile) de cablu de fibră optică în mijlocul unui flux imens de trafic pe internet – o realizare tehnologică ce anterior era considerată imposibilă.
Capacitatea de a teleporta stări cuantice prin infrastructura existentă reprezintă un pas monumental către realizarea unei rețele de calcul conectate cuantic, a unei criptări îmbunătățite sau a unor noi metode puternice de detectare.
„Acest lucru este incredibil de interesant pentru că nimeni nu a crezut că este posibil”, spune Prem Kumar, un inginer de calcul de la Northwestern University, care a condus studiul.
„Munca noastră arată o cale către rețelele cuantice și clasice de următoarea generație care partajează o infrastructură unificată de fibră optică. Practic, deschide ușa pentru a împinge comunicațiile cuantice la următorul nivel”.
Cum funcționează teleportarea cuantică pe internet?
Amintește de sistemele de transportare Star Trek, care mută pasagerii în timp și spațiu într-o clipă, teleportarea utilizează posibilitățile cuantice ale unui obiect dintr-o locație și, prin distrugerea atentă a acestuia, impune același echilibru de posibilități unui obiect similar aflat într-o altă locație.
Deși măsurarea celor două obiecte finalizează procesul în același moment, realizarea identității lor cuantice interconectate necesită trimiterea unei unde de informație între cele două puncte din spațiu.
La fel ca vata de zahăr ce dispare într-o ploaie de primăvară, starea cuantică a unui obiect este o stare efemeră, predispusă să se transforme în realitate la scurt timp după creare. Undele electromagnetice și mișcarea termică a particulelor reduc rapid semnificația cuantică, transformând-o în decoerență, dacă nu este protejată cumva. Protejarea stărilor cuantice în interiorul calculatoarelor este relativ simplă, dar transmiterea unui singur foton prin fibre optice aglomerate cu tranzacții bancare, videoclipuri și mesaje text, păstrând în același timp starea sa cuantică, este mult mai dificilă. Este ca și cum ai arunca vata de zahăr în fluviul Mississippi și ai spera că va avea același gust la final.
Pentru a proteja starea prețioasă a fotonului de un flux de trafic de internet de 400 de gigabiți pe secundă, echipa de cercetători a aplicat diverse tehnici pentru a limita canalul fotonului și a reduce șansele ca acesta să se disperseze și să se amestece cu alte unde.
„Am studiat cu atenție modul în care lumina este dispersată și am plasat fotonii într-un punct optim unde acest mecanism de dispersie este minimizat. Am descoperit că putem realiza comunicații cuantice fără interferențe din partea canalelor clasice care sunt prezente simultan”, explică Kumar.
Internetul cuantic ar putea folosi infrastructura existentă
Deși alte grupuri de cercetare au reușit să transmită informații cuantice alături de fluxuri de date clasice în simulări de internet, echipa lui Kumar este prima care a teleportat o stare cuantică printr-un flux real de internet.
Fiecare test sugerează tot mai mult că internetul cuantic este inevitabil, oferindu-le inginerilor noi instrumente pentru măsurare, monitorizare, criptare și calculare, fără a fi nevoie să reinventeze internetul.
„Teleportarea cuantică are capacitatea de a asigura conectivitate cuantică între noduri aflate la distanțe geografice mari”, afirmă Kumar.
„Dar mulți au presupus mult timp că nu se va construi o infrastructură specializată pentru a trimite particule de lumină. Dacă alegem lungimile de undă corespunzătoare, nu va fi nevoie de o infrastructură nouă. Comunicarea clasică și cea cuantică pot coexista”, concluzionează omul de știință.
