Z jednej strony kwantowe sieci komunikacyjne mają ogromny potencjał, aby zrewolucjonizować sposób wymiany informacji. Mają być bezpieczne i oparte na obliczeniach kwantowych zapewniających szereg możliwości. Z drugiej strony, technologia ta miała do tej pory bardzo poważne ograniczenie. Chodziło o utratę danych w czasie komunikacji na duże odległości.
Czytaj też: Znaleźli kluczowy dowód związany z kodowaniem informacji. Konsekwencje będą gigantyczne
Szukając wyjścia z sytuacji, inżynierowie stawiali na rozwiązania takie jak podział sieci na mniejsze fragmenty oraz połączenie ich wszystkich wspólnym stanem kwantowym. Potrzeba do tego urządzenia pamięci kwantowej, które pozwalałoby na przechowywanie i odzyskiwanie informacji.
Jak pokazują ostatnie postępy, sukces jest możliwy, a najlepszym tego dowodem jest pierwszy w historii układ pozwalający na przesyłanie danych i złożony z urządzenia pamięci kwantowej komunikującego się z innym instrumentem. O szczegółach przeprowadzonych działań członkowie zespołu badawczego piszą na łamach Science Advances.
Kwantowy internet powinien zapewniać możliwość szybkiej i bezpiecznej wymiany informacji na dużych odległościach
Ich osiągnięcia stanowią pokłosie międzynarodowej współpracy z udziałem naukowców z Niemiec i Wielkiej Brytanii. W przypadku klasycznie stosowanych środków komunikacji stosuje się rozmieszczone co jakiś czas wzmacniacze, których zadaniem jest przekazywanie wzmocnionego sygnału. Niestety, takie podejście nie sprawdzi się w przypadku informacji kwantowych, ponieważ próby odczytania i skopiowania ich doprowadziłyby do utraty danych.
Z punktu widzenia bezpieczeństwa to pożądana cecha, bo uniemożliwiająca trafienie tych informacji w niepowołane ręce. Ale jeśli chcemy mieć długodystansowe sieci kwantowe, to pojawia się wielki problem. Autorzy wspomnianej publikacji postawili na splątanie fotonów jako sposób na dokonanie przełomu. W celu utrzymania takiego układu potrzeba dwóch urządzeń. Pierwsze miałoby odpowiadać za tworzenie splątanych fotonów, a drugie – za przechowywanie ich i odzyskiwanie z nich informacji.
Czytaj też: Obliczenia kwantowe w każdym domu. Do tej pory tę technologię wykorzystywały jedynie największe firmy
Ważne było to, aby oba urządzenia korzystały z tej samej długości fali. I tak właśnie się stało. Kropka kwantowa wytworzyła niesplątane, które trafiły do układu pamięci kwantowej. Ten przechowywał fotony w chmurze atomów rubidu, a laser na nią wpływał, warunkując przechowywanie i uwalnianie fotonów na żądanie. Co istotne, powtórzenie tego wyczynu jest możliwe z wykorzystaniem istniejącej już infrastruktury światłowodowej.
Mając potwierdzenie tego, że komunikacja kwantowa może być prowadzona w taki sposób, członkowie zespołu badawczego będą teraz próbowali dokonywać dalszych postępów. Jednym z aspektów ma być sprawienie, by wszystkie fotony działały na tej samej długości fali, co ograniczy rozmiary układu i wydłuży czas przechowywania danych. Czas pokaże, czy uda się zrealizować ten cel.
