Vedci úspešne teleportovali fotón na vzdialenosť stoviek metrov

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Prenos kvantového stavu prebehol na otvorenú vzdialenosť 0,27 km.

• Spoľahlivosť prenosu dosiahla 82 %.

• Výskumný projekt trval 10 rokov a spojil európske univerzity.

Medzinárodný tím výskumníkov zaznamenal pokrok v oblasti kvantovej komunikácie. Odborníkom sa podarilo teleportovať polarizačný stav fotónu z jednej kvantovej bodky do inej. Tento prenos informácií prebehol medzi fyzicky oddelenými zariadeniami. Základom experimentu bolo spojenie dvoch budov pomocou optickej trasy.

Celková dĺžka tohto voľného priestoru merala 0,27 km. Signál sa prenášal priamo vzduchom, čo simuluje podmienky reálnych telekomunikačných sietí. Spoľahlivosť prenosu kvantového stavu dosiahla hodnotu 82 %. Zabezpečenie takejto presnosti si vyžadovalo pokročilé metódy stabilizácie signálu proti atmosférickým turbulenciám.

Súčasťou technického riešenia bola aj presná synchronizácia pomocou systému GPS. Vedci nasadili rýchle detektory jednotlivých fotónov pre zachytenie slabých signálov. Tieto technologické inovácie umožnili detekovať signály s vysokým rozlíšením v reálnom čase. Vývoj technológie a teoretické prípravy trvali výskumnému tímu 10 rokov.

Práca prepája materiálové vedy s nanofabrikáciou a optickými kvantovými technológiami. Kvantové bodky použité v experimente slúžia ako zdroje emitujúce častice svetla. Výskumníci v meste Linz navrhli špeciálnu štruktúru týchto bodiek, zatiaľ čo nanofabrikácia rezonátorov prebiehala vo Würzburgu.

Ide o polovodičové systémy schopné generovať častice takmer na požiadanie. Tento krok predstavuje základ pre budovanie budúcich sietí založených na kvantovom previazaní. Previazanie umožňuje častiam zdieľať informácie nezávisle od ich fyzickej vzdialenosti. Tradičné komunikačné siete spoliehajú na bity, zatiaľ čo kvantový internet využíva vlastnosti prepojených kvantových stavov.

Výskumníci plánujú v ďalšom kroku realizovať výmenu previazania medzi dvoma kvantovými bodkami. Dosiahnutie tohto cieľa vytvorí prvé kvantové relé pomocou dvoch deterministických zdrojov. Kvantové relé je nutnou podmienkou pre predlžovanie dosahu kvantových komunikačných sietí na stovky kilometrov.

Podobný pokrok nedávno oznámil aj iný výskumný tím pôsobiaci v iných nemeckých inštitúciách. Tieto súbežné objavy posúvajú európsky výskum bližšie k plne funkčnému kvantovému internetu. Táto technológia v budúcnosti zabezpečí komunikačné kanály odolné voči odpočúvaniu.

Bežný fotón letí rýchlosťou takmer 300 000 km/s a nesie so sebou informáciu vo forme polarizácie. Pri kvantovej teleportácii samotný nosič neprekonáva vzdialenosť, ale prenáša sa iba jeho informačný stav. Tento princíp odstraňuje riziko straty pôvodných dát pri prechode optickým prostredím.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Praktické zvládnutie prenosu kvantových stavov medzi nezávislými uzlami otvára cestu k vybudovaniu absolútne bezpečného internetu.

Zdroj: sciencedaily.com foto: ChatGPT