Kwantowy Internet coraz bliżej. Połączono pamięci kwantowe na rekordowym dystansie

Grupa naukowców w Chinach połączyła pamięci kwantowe, które były oddalone o 50 kilometrów, czyli udało im się pobić dotychczasowy rekord o ponad 40 razy! Zdaniem badaczy to ogromny krok w stronę nowego internetu, bo choć ten obecnie dostępny jest prawdziwie rewolucyjnym rozwiązaniem, łącząc ze sobą cały świat, to ma swoje problemy, np. obecność hakerów. To właśnie ich działalność skłonili naukowców do prób stworzenia zupełnie nowego internetu, odpornego na ataki hakerskie.

Tu do akcji wkracza sieć rządzona przez świat mechaniki kwantowej, która mogłaby pewnego dnia stać się standardem dla bezpiecznego wysyłania, otrzymywania i przechowywania danych. W jaki sposób? W klasycznym świecie komputerowym informacje są reprezentowane przez bity o wartości 0 albo 1, podczas gdy internet kwantowy, podobnie jak kwantowy komputer, korzystałby z jednej kluczowych właściwości mechaniki kwantowej, czyli zasady superpozycji, najczęściej ilustrowanej przez znany paradoks tzw. kota Schrödingera.

Po przełożeniu go na opis kwantowy mamy taką sytuację - przed otwarciem pojemnika kot jest jednocześnie martwy i żywy. Jako obiekt kwantowy, znajduje się on równocześnie w każdym z możliwych stanów (tzw. superpozycji) i dopiero otwarcie pojemnika i sprawdzenie jego zawartości redukuje układ do jednego stanu, kot jest martwy albo żywy. I tak, kwantowe komputery korzystają z kubitów, które mogą egzystować w dowolnej superpozycji dwóch stanów kwantowych, tj. przyjmując jednocześnie wartość 1 i 0. Dopiero dokonanie stosownych pomiarów przez użytkownika zmusza je do przybrania ostatecznego stanu, czyli 0 albo 1.

A jeśli połączymy ze sobą dwa albo więcej kubitów, te tworzą tzw. stan splątany, o niemożliwej w fizyce klasycznej cesze, polegającej na tym, że stan całego układu jest lepiej określony niż stan jego części. To eteryczne połączenie sprawia, że jakakolwiek akcji wykonywana przez jedne kubit, natychmiast jest też wykonywane przez inne, niezależnie od odległości. Właśnie na tym opiera się działanie kwantowego internetu, wysyłaniu danych przez te połączenia, inaczej zwanego teleportacją kwantową. A że splątane kubity nie są ze sobą fizycznie połączone, przechwycenie komunikacji między nimi jest niemożliwe, stąd też zapewnienia o bezpiecznym internecie. 

I jest tylko jedno „ale”, bo choć w pustej przestrzeni proces ten nie jest trudny i naukowcom udało się połączyć tak cząsteczki światła oddalone o 746 km, to w warunkach rzeczywistych splątanie jest bardzo wymagający i najmniejsze nawet zakłócenia, jak zmiany temperatury czy wibracji, mogą zerwać splątanie. Dlatego też badacze muszą korzystać z tzw. pamięci kwantowych, czyli urządzeń przechowujących informacje kwantowe o superpozycji dwóch stanów i są w tym coraz lepsi. Wei Pan, profesor z chińskiego University of Science and Technology of China i jego koledzy pobili bowiem dotychczasowy rekord i połączyli pamięci kwantowe oddalone o 50 km - wcześniejszy wynik to zaledwie 1,3 km. Jak jednak wspominaliśmy, stan splątany to dopiero początek i teraz badacze przygotowują się do kwantowej teleportacji danych, która faktycznie może być początkiem nowego internetu.

Źródło: GeekWeek.pl/livescience