Tým vědců v Číně propojil kvantové vzpomínky na více než 50 km (50 kilometrů) kabelu s optickými vlákny a předchozí rekord překonal více než 40krát. Vědci uvedli, že tento výkon je důležitým krokem k bezpečnému internetu.
Internet, který dnes používáme, byl skutečně revolučním vynálezem. Spojila svět s informacemi a umožnila nám sdílet miliony fotek roztomilých a mazlivých koček. Internet je však také plný hackerů, kteří se snaží zachytit důležité nebo citlivé informace. Aby se bránili, fyzici přišli s řešením, s malou pomocí Schrödingerovy kočky, slavná, hypotetická mrtvá a živá kočička měla odhalit podivnou povahu subatomových částic.
Toto navrhované řešení je nový internet ovládaný bizarním světem kvantové mechaniky. Takový internet by se jednoho dne mohl stát standardem pro bezpečné odesílání, přijímání a ukládání dat.
V klasickém výpočetním světě jsou informace reprezentovány bity s hodnotami buď 0 nebo 1. Kvantový internet, stejně jako kvantový počítač, by využíval jednu ze základních vlastností kvantové mechaniky, princip superpozice. Tento princip je skvěle popsán pomocí paradoxu fyzika Erwina Schrödingera, že kočka v krabici je mrtvá i živá zároveň. Kvantové počítače používají kvantové bity neboli „qubity“, které mohou existovat ve stavu superpozice, ve kterém mají současně hodnotu 1 i 0. Qubit existuje v tomto stavu nejistoty, dokud není změřen pozorovatelem, který zkolabuje qubit do definitivního stavu 0 nebo 1.
Pokud spárujete dvě nebo více qubits dohromady, zaplní se. Kvantové zapletení je éterické spojení mezi dvěma nebo více částicemi, takže každá akce prováděná na jednom okamžitě ovlivňuje ostatní, bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Albert Einstein skvěle nazval tento jev „strašidelnou akcí na dálku“. Skutečná magie kvantového internetu by začala, když by informace byly zaslány pomocí zapletených částic, nazývaných také kvantová teleportace.
„Kvantová teleportace je způsob, jak přenést neznámý kvantový stav z jedné částice na druhou na vzdáleném místě, aniž by se poslala původní částice sama o sobě,“ Jian-Wei Pan, profesor fyziky na ČVUT v Hefei a spoluautor studie, uvedl v rozhovoru s National Science Review.
Protože zamotané qubity nejsou fyzicky spojeny dohromady v žádném tvaru nebo formě, je zachycení komunikace mezi nimi nemožné.
Pan a jeho tým již prokázali zapletení světelných částic nebo fotonů na velké vzdálenosti prázdným prostorem. V roce 2017 jeho tým zapletl dva fotony oddělené 1 200 km (1 200 km) pomocí satelitního relé obíhajícího Zemi s názvem Micius.
V praxi je zapletení komplikovanou záležitostí. Nejmenší poruchy, jako je změna teploty nebo vibrací, mohou přerušit spojení mezi zapletenými částicemi a zhroutit jejich sdílený stav. K realizaci skutečného kvantového internetu budou muset fyzici získat pomoc tzv. Kvantových vzpomínek.
"Kvantová paměť je zařízení, které ukládá kvantové informace. Potřebuje ukládat superpozici dvou států," řekl Xiao-Hui Bao, profesor fyziky na čínské univerzitě vědy a technologie v Hefei a spoluautor studie. Živá věda.
Kvantové vzpomínky
Ve studii zveřejněné 12. února v časopise Nature, Pan a jeho kolegové uspěli v zapletení kvantových vzpomínek na 50 km optického kabelu. Předchozí záznam oddělení mezi vzpomínkami byl 1,3 km.
V experimentu nové studie je kvantová paměť souborem laserem chlazených atomů rubidia zachycených ve vakuu, řekl Bao. Tým použil fotony ke čtení a zápisu do oblaku 100 milionů zachycených atomů. Fotony byly použity k excitaci atomů do vyššího energetického stavu, nastavení qubitů, které si vědci chtěli zamotat, a vytvořili zamotaný foton, který byl vyslán optickým kabelem. Vědci pak potřebovali změnit frekvenci fotonu tak, aby se neztratil v 50 km kabelu s optickými vlákny navinutého v jejich laboratoři. Nakonec mohl být foton poslán na své cestě kabelem, aby úspěšně propletl druhou kvantovou paměť.
Přestože bylo dosaženo kvantového zapletení mezi vzpomínkami, tým musí ještě provést kvantovou teleportaci informací mezi dvěma uzly. Vědci uvedli, že doufají, že tato práce připraví cestu pro vytvoření sítě kvantových předávacích stanic, které by rozšířily zamotanou komunikaci na delší vzdálenosti, což nakonec povede k rozsáhlé kvantové síti.
