Inżynierom z Northwestern University udało się przeprowadzić pierwszą demonstrację teleportacji kwantowej za pośrednictwem kabli światłowodowych przesyłających konwencjonalne dane internetowe. Ten przełom, kierowany przez profesora Prema Kumara, płynnie łączy komunikację kwantową i klasyczną, wykorzystując istniejącą infrastrukturę.
Inżynierowie z Northwestern demonstrują teleportację kwantową za pośrednictwem światłowodów
badanie, opublikowany w dzienniku Optykapokazuje, że teleportacja kwantowa może nastąpić bez potrzeby stosowania dedykowanych konfiguracji do komunikacji kwantowej. Kumar wyjaśnił, że praca pokazuje, w jaki sposób sieci kwantowe i sieci klasyczne mogą korzystać z tej samej struktury światłowodowej. „Otwiera drzwi do wyniesienia komunikacji kwantowej na wyższy poziom” – stwierdził.
Teleportacja kwantowa opiera się na splątaniu kwantowym, zjawisku, w którym dwie cząstki łączą się ze sobą, umożliwiając przesyłanie informacji bez transmisji fizycznej. Metoda ta umożliwia ultrabezpieczną komunikację, gdyż nie wymaga przesyłania danych na odległość pomiędzy nadawcą a odbiorcą. Zamiast tego wykorzystuje splątane cząstki do przekazywania informacji poprzez ich wspólny stan, niezależnie od odległości.
Aby dokonać tego wyczynu, Kumar i jego zespół pokonali wyzwania związane z wypłukiwaniem splątanych cząstek przez inny ruch internetowy. Zidentyfikowali mniej przeciążoną długość fali wynoszącą 1290 nanometrów, różniącą się od intensywnie obciążonego pasma C przy 1547 nanometrach. Dzięki fachowemu badaniu rozpraszania światła w kablach światłowodowych naukowcy zoptymalizowali warunki, aby zminimalizować zakłócenia powodowane przez nakładające się sygnały.
Dzięki konfiguracji obejmującej 30,2-kilometrowy kabel światłowodowy zespół jednocześnie przesyłał informacje kwantowe wraz z ruchem internetowym o przepustowości 400 Gb/s. W połowie przeprowadzili pomiary kwantowe i sprawdzili, czy stan kwantowy został pomyślnie teleportowany, co dowodzi trwałości splątania w warunkach dużego ruchu ulicznego.
„Ta możliwość wysyłania informacji bez bezpośredniej transmisji otwiera drzwi do jeszcze bardziej zaawansowanych zastosowań kwantowych realizowanych bez dedykowanego światłowodu” – powiedział dr Jordan Thomas. kandydat i główny autor badania. Chociaż eksperyment ten służył przede wszystkim jako dowód słuszności koncepcji, przyszłe innowacje mogą zaowocować praktycznymi zastosowaniami komunikacji kwantowej.
Jak akcje Quantum Computing (QUBT) wzrosły o 300%
Kolejne kroki zespołu obejmują rozszerzenie zakresu eksperymentalnego i wykorzystanie wielu par splątanych fotonów – podejście zwane zamianą splątania. Technika ta może zwiększyć możliwości sieci kwantowych, zachowując jednocześnie zalety istniejącej infrastruktury. Ich ambicje obejmują testowanie przyziemnych kabli optycznych, podkreślając wykonalność tych technologii kwantowych w rzeczywistych scenariuszach.
Godnym uwagi aspektem tego postępu jest potencjalna refleksja nad środkami bezpieczeństwa w komunikacji, oferującymi metodę przesyłania danych niepodatną na przechwycenie. Kumar podkreślił kluczowa uwaga: „Jeśli właściwie wybierzemy długości fal, nie będziemy musieli budować nowej infrastruktury. Komunikacja klasyczna i komunikacja kwantowa mogą współistnieć.”
To osiągnięcie, choć znaczące, nadal wymaga dalszych badań i udoskonaleń, zanim będzie mogło przełożyć się na praktyczne zastosowania. W miarę ciągłego rozwoju technologii kwantowych implikacje tych prac mogą na nowo zdefiniować krajobraz bezpiecznej komunikacji. Badanie rzuciło istotne światło na ciągłą wykonalność łączenia komunikacji kwantowej i klasycznej w ramach już istniejących ram.
Autor wyróżnionego obrazu: Porównaj Fibre/Unsplash
