Tím vedcov v Číne spojil kvantové spomienky na viac ako 50 kilometrov (50 kilometrov) optického kábla, čím prekonal predchádzajúci rekord viac ako 40-krát. Vedci tvrdia, že tento výkon je dôležitým krokom k zabezpečeniu prístupu na internet.
Internet, ktorý dnes používame, bol skutočne revolučným vynálezom. Spájal svet s informáciami a umožnil nám zdieľať milióny fotografií roztomilých a mazlivých mačiek. Internet je však tiež plný hackerov, ktorí sa snažia zachytiť dôležité alebo citlivé informácie. Aby sme sa bránili, fyzici prišli s riešením, s malou pomocou Schrödingerovej mačky, slávna, hypotetická mŕtve a živé mačky chcel odhaliť podivnú povahu subatomárnych častíc.
Navrhovaným riešením je nový internet, ktorému vládne bizarný svet kvantovej mechaniky. Takýto internet by sa jedného dňa mohol stať štandardom bezpečného odosielania, prijímania a ukladania údajov.
V klasickom výpočtovom svete sú informácie reprezentované bitmi s hodnotami buď 0 alebo 1. Kvantový internet, podobne ako kvantový počítač, by využíval jednu zo základných vlastností kvantovej mechaniky, superpozičný princíp. Tento princíp je slávne opísaný pomocou paradoxu fyzika Erwina Schrödingera, keď je mačka v škatuľke mŕtve aj živé. Kvantové počítače používajú kvantové bity alebo „qubity“, ktoré môžu existovať v superpozičnom stave, v ktorom majú súčasne hodnotu 1 aj 0. Hranica existuje v tomto stave neistoty, pokiaľ nie je meraná pozorovateľom, ktorý zrúti hranicu do definitívneho stavu 0 alebo 1.
Ak spárujete dve alebo viac QUBITov, zaplnia sa. Kvantové zapletenie je éterické spojenie medzi dvoma alebo viacerými časticami tak, že akýkoľvek úkon vykonaný na jednom spôsobí okamžité ovplyvnenie ostatných, bez ohľadu na to, ako ďaleko sú od seba. Albert Einstein tento jav nazval „strašidelným pôsobením na diaľku“. Skutočná mágia kvantového internetu by sa začala, keď by sa informácie odosielali pomocou zapletených častíc, ktoré sa tiež nazývajú kvantovou teleportáciou.
„Kvantová teleportácia je spôsob, ako preniesť neznámy kvantový stav z jednej častice do druhej na vzdialenom mieste bez toho, aby sa poslala samotná pôvodná častica,“ Jian-Wei Pan, profesor fyziky na Čínskej univerzite vedy a techniky v Hefei a spoluautor štúdie, uviedol v rozhovore pre National Science Review.
Pretože zamotané qubity nie sú fyzicky navzájom spojené v žiadnom tvare alebo forme, zachytávanie komunikácií medzi nimi nie je možné.
Pán a jeho tím už preukázali zapletenie svetelných častíc alebo fotónov na veľké vzdialenosti prázdnym priestorom. V roku 2017 jeho tím zamotal dva fotóny oddelené 1 200 km pomocou satelitného relé obiehajúceho okolo Zeme s názvom Micius.
V praxi je zapletenie komplikovanou záležitosťou. Najmenšie poruchy, ako napríklad zmena teploty alebo vibrácií, môžu prerušiť spojenie medzi zapletenými časticami a zrútiť ich spoločný stav. Aby si mohli uvedomiť skutočný kvantový internet, fyzici budú musieť získať pomoc tzv. Kvantových spomienok.
„Kvantová pamäť je zariadenie, ktoré ukladá kvantové informácie. Musí ukladať superpozíciu dvoch štátov,“ povedal Xiao-Hui Bao, profesor fyziky na Čínskej univerzite vedy a techniky v Hefei a spoluautor štúdie. Live Science.
Kvantové spomienky
V štúdii, publikovanej 12. februára v časopise Nature, sa pánovi a jeho kolegom podarilo zaplniť kvantové spomienky na 50 km optického kábla. Predchádzajúci záznam oddelenia spomienok bol 1,3 km.
V experimente novej štúdie je kvantová pamäť súborom laserom chladených atómov rubídia uväznených vo vákuu, uviedol Bao. Tím použil fotóny na čítanie a zápis do oblaku 100 miliónov zachytených atómov. Fotóny sa použili na excitáciu atómov do stavu vyššej energie, na nastavenie kriviek, ktoré si vedci chceli zamotať, a na vytvorenie spleteného fotónu, ktorý sa má poslať po optickom kábli. Vedci potom potrebovali zmeniť frekvenciu fotónu tak, aby sa nestratil v 50 km káblov z optických vlákien stočených v laboratóriu. Nakoniec mohol byť fotón poslaný na svoju cestu cez kábel, aby úspešne prepletal druhú kvantovú pamäť.
Hoci bolo dosiahnuté kvantové zapletenie medzi spomienkami, tím ešte musí vykonať kvantovú teleportáciu informácií medzi dvoma uzlami. Vedci dúfajú, že táto práca pripraví cestu na vytvorenie siete kvantových prenosových staníc, ktoré by rozšírili zamotanú komunikáciu na väčšie vzdialenosti, čo nakoniec povedie k rozsiahlej kvantovej sieti.
