Výzkumníci úspěšně provedli kvantovou teleportaci – okamžitý přenos kvantového stavu – přes více než 30 kilometrů aktivního kabelu z optických vláken přenášejícího běžný internetový provoz. Tento průlom, zveřejněný v Optica v prosinci 2024, ukazuje cestu k integraci kvantové komunikace do stávající infrastruktury.
Proč je to důležité
Kvantová teleportace není o přesunu lidí nebo dat, jak se líčí ve sci-fi. Místo toho jde o přenos stavu kvantové částice. To je kritické z několika důvodů:
- Bezpečná komunikace: Kvantové sítě nabízejí teoreticky neprolomitelné šifrování.
- Distributed Computing: Propojení kvantových počítačů umožňuje exponenciálně rychlejší zpracování.
- Pokročilé senzory: Přesná kvantová měření by mohla způsobit revoluci v oborech, jako je medicína a věda o materiálech.
Klíčovým bodem je, že to bylo provedeno pomocí skutečných internetových linek, nikoli izolovaných laboratorních nastavení. Předchozí pokusy byly omezeny na kontrolovaná prostředí nebo simulace.
Obtíže skutečné teleportace
Hlavní překážkou je dekoherence – tendence kvantových stavů ke kolapsu do klasické informace v důsledku vnější interference. Představte si křehký kvantový stav jako tenkou informaci, kterou lze snadno zničit i malými poruchami. Pokoušet se to poslat přes optický kabel bzučící miliardami dalších signálů (bankovní transakce, video, e-mail) je jako snažit se šeptat v hurikánu.
Prem Kumar z Northwestern University a jeho tým to překonali pomocí:
- Strategický výběr vlnové délky: Výběr konkrétních frekvencí světla pro minimalizaci rozptylu a interference.
- Omezení kanálu: Pečlivě kontroluje trajektorii fotonů, aby se omezily nežádoucí interakce.
Jak vysvětluje Kumar: “Pečli jsme studovali, jak se světlo rozptyluje, a umístili jsme naše fotony na výhodné místo, kde je tento rozptylový mechanismus minimalizován.”
Jak to funguje (zjednodušeno)
Kvantová teleportace nezahrnuje pohyb samotné částice. Místo toho používá kvantové provázání – děsivé spojení mezi dvěma částicemi bez ohledu na vzdálenost.
- Stav původní částice se měří zničením originálu.
- Toto měření je odesláno (klasickým způsobem) na přijímací stranu.
- Částice zapleteného páru je pak nucena zaujmout stejný stav.
Není rychlejší než rychlost světla; informace jsou stále přenášeny rychlostí světla. To však umožňuje bezpečný a okamžitý přenos stavu.
Budoucnost kvantových sítí
Tento experiment je velkým krokem ke kvantovému internetu. Znamená to, že k vytvoření kvantových sítí nepotřebujeme úplně přebudovat stávající infrastrukturu. Kvantová a klasická komunikace mohou koexistovat na stejných optických linkách, pokud jsou vlnové délky správně řízeny.
“Mnoho lidí dlouho předpokládalo, že nikdo nevybuduje specializovanou infrastrukturu pro vysílání světelných částic. Pokud zvolíme správné vlnové délky, nebudeme muset budovat novou infrastrukturu. Klasická a kvantová komunikace mohou koexistovat.” – Prem Kumar
Díky tomu je praktický kvantový internet mnohem dosažitelnější, což urychluje vývoj technologií, které spoléhají na kvantovou komunikaci. Studie ukazuje, že kvantový internet již není vzdáleným snem, ale rychle se přibližující realitou.
