Naučnici su uspjeli povezati dvije ćelije kvantne memorije na udaljenosti većoj od 50 kilometara, što je gotovo 40 puta više od prethodnog rekorda.
Ovo postignuće čini ideju super brzog, ultra sigurnog kvantnog interneta mnogo vjerovatnijom.
Kvantno spajanje oslanja se na kvantno preplitanje ili ono što je Ajnštajn nazvao “sablasnom akcijom na daljinu”: kada su dvije čestice neraskidivo povezane i zavisne jedna od druge, čak i ako nisu na istom mjestu.
Kvantna memorija je kvantni ekvivalent klasične računske memorije – sposobnost skladištenja i zadržavanja kvantnih informacija dugo vremena – i ako ćemo doći do faze u kojoj su kvantni računari zaista praktični i korisni, neophodno je da ta memorija radi.
“Glavna implikacija ove studije je proširiti udaljenost zapletanja u [optičkom] vlaknu između kvantne memorije do razmjera grada”, rekao je vođa tima Jian-Wei Pan sa Kineskog univerziteta za nauku i tehnologiju.
Što se tiče preplitanja fotonskih (svjetlosnih) čestica, s tim smo se bavili u prošlosti u praznom prostoru i na optičkim vlaknima na velikim udaljenostima, ali dodavanje kvantne memorije čini proces mnogo težim. Istraživači pretpostavljaju da bi za ovo moglo biti bolje uzeti drugačiji pristup: zapletanje atoma i fotona na sukcesivnim čvorovima, gdje su atomi čvorovi, a fotoni prenose poruke.
Pomoću prave mreže čvorova možete pružiti bolji temelj za kvantni internet od čistog kvantnog zapletanja koristeći samo fotone.
U ovom eksperimentu, dva bloka kvantne memorije bili su atomi rubidija ohlađeni do stanja niske energije. Kad su povezani sa zapetljanim fotonima, svaki od njih postaje dio sistema.
Na žalost, što dalje foton treba da putuje, to je veći rizik od narušavanja ovog sistema, zbog čega je ovaj novi zapis tako impresivan.
Ključ je tehnika koja se naziva pojačavanje rezonatora i koja radi na smanjenju gubitaka fotonske sprege tokom zapletanja.
Jednostavno rečeno, stavljanjem atoma kvantne memorije u posebne prstenove smanjuje se slučajni šum koji može ometati i uništavati memoriju.
Vezani atomi i fotoni, dobijeni pojačavanjem rezonatora, čine čvor. Fotoni se zatim pretvaraju u frekvenciju pogodnu za prenos telekomunikacijskim mrežama – u ovom slučaju, telekomunikacijsku mrežu veličine grada.
U ovom eksperimentu, čvorovi atoma bili su smješteni u istom laboratoriju, ali fotoni su se i dalje morali kretati duž kabela dužih od 50 km. Postoje problemi u daljnjem odvajanju atoma, ali postoji dokaz koncepta.
“Uprkos ogromnom napretku, trenutno je maksimalna fizička udaljenost između dva čvora dostignuta 1,3 km, a problemi s većim udaljenostima ostaju”, objašnjavaju istraživači u svom objavljenom članku.
“Naš eksperiment može se proširiti na čvorove koji su fizički odvojeni jednakim udaljenostima, koji će činiti funkcionalni segment atomske kvantne mreže, otvarajući put za atomsko zapletanje na mnogim čvorovima i na mnogo većim udaljenostima.”
Tada stvari postaju zaista zanimljive. Iako bi kvantna memorija mogla biti ekvivalent računarske memorije u klasičnoj fizici, kvantna verzija bi trebala biti u mogućnosti učiniti mnogo više – brže obrađivati informacije i rješavati probleme izvan dosega naših trenutnih računara.
Što se tiče prijenosa ovih podataka, kvantna tehnologija obećava da će povećati brzinu prijenosa i osigurati sigurnost prijenosa podataka koristeći same zakone fizike – pod uvjetom da možemo pouzdano raditi na velikim udaljenostima.
“Kvantni internet, koji povezuje udaljene kvantne procesore, trebao bi omogućiti niz revolucionarnih aplikacija poput distribuiranog kvantnog računanja”, pišu istraživači. “Njegova implementacija oslanjat će se na komunikaciju na daljinu između udaljenih kvantnih sjećanja.”
Studija je objavljena u časopisu Nature.
Izvori: Foto: Gerd Altmann / Pixabay
