Το 2024 μια κβαντική κατάσταση φωτός τηλεμεταφέρθηκε με επιτυχία μέσω περισσότερων από 30 χιλιομέτρων καλωδίου οπτικών ινών, μέσα από τον χείμαρρο της διαδικτυακής κίνησης. Αυτό μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδύνατο! Η εντυπωσιακή επίδειξη στην κβαντική τηλεμεταφορά από ερευνητές των ΗΠΑ δε θα μας βοηθήσει να τηλεμεταφερώμαστε στη δουλειά, ούτε θα μας βοηθήσει να κατεβάζουμε πιο γρήγορα ταινίες και σειρές.
Η δυνατότητα τηλεμεταφοράς κβαντικών καταστάσεων μέσω της υπάρχουσας δομής όμως, αντιπροσωπεύει ένα πάρα πολύ μεγάλο βήμα προς την επίτευξη ενός κβαντικά συνδεδεμένου δικτύου, ενός κβαντικού διαδικτύου δηλαδή. Αυτό θα παρέχει βελτιωμένη κρυπτογράφηση και νέες ισχυρές μεθόδους ανίχνευσης.
«Αυτό είναι απίστευτα συναρπαστικό, επειδή κανείς δεν πίστευε ότι ήταν δυνατό», λέει ο Prem Kumar, μηχανικός υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο Northwestern, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης.
«Η εργασία μας δείχνει μια πορεία προς τα κβαντικά και κλασικά δίκτυα επόμενης γενιάς που μοιράζονται μια ενοποιημένη υποδομή οπτικών ινών. Ουσιαστικά, ανοίγει την πόρτα για την προώθηση των κβαντικών επικοινωνιών στο επόμενο επίπεδο».
Το νέο σύστημα παρουσιάζει μια φευγαλέα ομοιότητα με τα συστήματα του Star Trek, όπου η τηλεμεταφορά παίρνει τις κβαντικές δυνατότητες ενός αντικειμένου σε μια τοποθεσία και, καταστρέφοντάς το προσεκτικά, επιβάλλει την ίδια ισορροπία δυνατοτήτων σε ένα παρόμοιο αντικείμενο σε μια άλλη τοποθεσία.
Μέσω της μέτρησης των δύο αντικειμένων, σφραγίζεται και η μοίρα τους την ίδια στιγμή. Η διαδικασία εμπλοκής των κβαντικών τους ταυτοτήτων απαιτεί την αποστολή ενός μόνο κύματος πληροφοριών μεταξύ σημείων στο χώρο.
Η θωράκιση των κβαντικών καταστάσεων μέσα στους υπολογιστές είναι ένα άλλο πράγμα. Η αποστολή ενός μόνο φωτονίου μέσω οπτικών ινών που είναι γεμάτες με τραπεζικές συναλλαγές, βίντεο με γάτες και μηνύματα κειμένου, προστατεύοντας παράλληλα την κβαντική του κατάσταση, είναι μια διαδικασία πολύ πιο τρομακτική.
Για να διατηρήσουν την πολύτιμη κατάσταση του μοναχικού φωτονίου τους έναντι ενός ρεύματος διαδικτυακής κίνησης 400 gigabit ανά δευτερόλεπτο, η ομάδα ερευνητών εφάρμοσε μια ποικιλία τεχνικών για να περιορίσει το κανάλι του φωτονίου και να μειώσει τις πιθανότητες να διασκορπιστεί και να αναμειχθεί με άλλα κύματα.
«Μελετήσαμε προσεκτικά πώς σκεδάζεται το φως και τοποθετήσαμε τα φωτόνια μας σε ένα κρίσιμο σημείο όπου ο μηχανισμός σκέδασης ελαχιστοποιείται», λέει ο Kumar.
Cosmote: φθηνός τρόπος αντικατάστασης SIM των 25 ευρώ
«Διαπιστώσαμε ότι μπορούσαμε να πραγματοποιήσουμε κβαντική επικοινωνία χωρίς παρεμβολές από τα κλασικά κανάλια που υπάρχουν ταυτόχρονα».
Με κάθε δοκιμή που γίνεται, ερχόμαστε ένα βήμα πιο κοντά στο κβαντικό διαδίκτυο, που θα δώσει στους μηχανικούς υπολογιστών ένα εντελώς νέο σετ εργαλείων για τη μέτρηση, την παρακολούθηση, την κρυπτογράφηση και τον υπολογισμό του κόσμου μας όπως ποτέ άλλοτε, χωρίς να χρειάζεται να επανεφεύρουν το διαδίκτυο για να το κάνουν.
«Η κβαντική τηλεμεταφορά έχει την ικανότητα να παρέχει κβαντική συνδεσιμότητα με ασφάλεια μεταξύ γεωγραφικά απομακρυσμένων κόμβων», λέει ο Kumar.
«Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι υπέθεταν εδώ και καιρό ότι κανείς δεν θα κατασκεύαζε εξειδικευμένη υποδομή για την αποστολή σωματιδίων φωτός. Αν επιλέξουμε σωστά τα μήκη κύματος, δεν θα χρειαστεί να κατασκευάσουμε νέα υποδομή. Οι κλασικές επικοινωνίες και οι κβαντικές επικοινωνίες μπορούν να συνυπάρχουν».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Optica.
