Technologia
Dokonano teleportacji informacji w diamencie na poziomie kwantowym

W dzisiejszych czasach największym problemem globalnej sieci są ataki cyberprzestępców. W przyszłości przekazywanie informacji na duże odległości będzie odbywało się w bezpieczny sposób w sieciach kwantowych.

Wielkiego przełomu w tej materii dokonali właśnie naukowcy z Uniwersytetu Narodowego w Jokohamie. Udało im się bowiem teleportować informacje kwantowe korzystając z diamentu. Jest to duży krok ku budowie pierwszej sieci kwantowej, która umożliwi niezwykle bezpieczne przechowywanie i przekazywanie poufnych danych.

Teleportacja kwantowa pozwala na przekazanie informacji kwantowej do niedostępnej w inny sposób przestrzeni. Umożliwia także przekazywanie informacji do pamięci kwantowej bez ujawniania lub niszczenia przechowywanych informacji kwantowych. Przestrzenią tą dla naukowców stała się niedostępna struktura składająca się z atomów węgla obecnych w diamencie.

Atom węgla zawiera sześć protonów i sześć neutronów, otoczonych przez sześć wirujących elektronów. Gdy atomy łączą się w diament, automatycznie tworzą szczególnie silną więź. Jednak w tym procesie powstają błędy. Dochodzi do nich, gdy atom azotu występuje w jednym z dwóch sąsiednich wolnych miejsc, gdzie powinny znajdować się atomy węgla.

Naukowcy określają ten stan mianem N-V center. Struktura jądra atomu azotu, otoczona atomami węgla, tworzy coś, co badacze nazywają nanomagnesem. Podczas eksperymentu, Japończycy przymocowali niezwykle cienki drut do powierzchni diamentu. Za pomocą fal radiowych i mikrofalowych stworzyli oscylujące pole magnetyczne wokół diamentu. Następnie doprowadzili spin elektronów do splątania się ze spinem atomowym węgla, czyli momentem kątowym elektronu i jądrem atomu węgla.

Dokonano teleportacji informacji w diamencie na poziomie kwantowym. Fot. Yokohama National University.

Spin elektronów rozpadł się pod wpływem pola magnetycznego wytworzonego przez nanomagnes, sprawiając go podatnym na splątanie. Po splątaniu dwóch części, wprowadzono jeszcze foton przechowujący informacje kwantowe, a elektron pochłonął foton. Absorpcja umożliwiła przeniesienie stanu polaryzacji fotonu na węgiel, w którym pośredniczył splątany elektron, demonstrując teleportację informacji na poziomie kwantowym. W ten sposób w sercu diamentu powstało w pełni kontrolowane środowisko transferu informacji kwantowej.

„Sukces przechowywania fotonów w drugim węźle ustanawia splątanie między dwoma sąsiednimi węzłami. Proces ten, nazywany wzmacniaczem kwantowym, może przenosić pojedyncze fragmenty informacji z węzła do węzła, w polu kwantowym. Naszym nadrzędnym celem jest realizacja skalowalnych wzmacniaczy kwantowych do dalekosiężnej komunikacji kwantowej, a rozproszonych komputerów kwantowych do obliczeń kwantowych i metrologii na dużą skalę” - powiedział Hideo Kosaka, autor badań.

Źródło: GeekWeek.pl/EurekAlert / Fot. MaxPixel/Yokohama National University