Po prvi put, tim istraživača uspio je teleportirati kvantne informacije putem pravog Interneta, dijele istu optičku infrastrukturu koja prenosi konvencionalne podatke velikom brzinom. Napredak, predvođen inženjerom Prem Kumarom sa Sveučilišta Northwestern (SAD), predstavlja prekretnicu na putu prema takozvanom “Kvantni Internet” i pokazuje da se buduće kvantne mreže mogu graditi na već postojećoj telekomunikacijskoj infrastrukturi. Eksperiment je uspio teleportirati kvantno stanje fotona dugog 30,2 kilometra optičkog vlakna, dok je klasični podatkovni promet kružio istim kabelom brzinom od 400 gigabita u sekundi. Do sada se ovaj scenarij smatrao praktički neizvedivim zbog šuma koji stvaraju tradicionalni signali, što često ometa i uništava kvantne informacije, koje su po prirodi iznimno krhke.
Što je točno postignuto
Za razliku od onoga što znanstvena fantastika često prikazuje, Kvantna teleportacija ne uključuje premještanje objekata ili ljudi s jednog mjesta na drugo. U tom slučaju, ono što se teleportira je kvantna informacija: stanje fotona.
Ovo stanje fizički ne putuje kao konvencionalni podatkovni paket, već se rekonstruira u odredišnoj točki zahvaljujući temeljnom fenomenu u kvantnoj fizici poznatom kao isprepletenost.
Jednostavno rečeno, Dvije isprepletene čestice dijele kvantnu vezu koja omogućuje da se stanje jedne reproducira u drugoj, čak i ako su udaljeni velikim udaljenostima. U eksperimentu su istraživači izvršili zajedničko mjerenje na međučvoru, što im je omogućilo rekonstrukciju kvantnog stanja na prijemnom kraju. Kao što teorija predviđa, izvorno stanje je uništeno u tom procesu, čime se osigurava da nije došlo do dupliciranja informacija.
Zašto je ovaj eksperiment ključan
Važnost rezultata leži ne samo u postignutoj udaljenosti, već i u činjenici da je izrađen na optičkim vlaknima koja su se već koristila za konvencionalni Internet. Do sada, Većina testova kvantne teleportacije zahtijevala je posebne kabele ili visoko kontrolirana okruženja, što je povećalo troškove i otežalo primjenu u velikim razmjerima.
Pokazivanje da kvantne informacije mogu koegzistirati s teškim klasičnim prometom otvara vrata ponovnoj upotrebi postojeće telekomunikacijske infrastrukture. To bi značajno smanjilo ekonomske i tehničke prepreke za implementaciju kvantnih mreža, ubrzavajući njihovu primjenu izvan laboratorija i približavajući ih stvarnim scenarijima.
Izazov šuma u optičkim vlaknima
Jedna od najvećih prepreka za kombinaciju klasične i kvantne komunikacije je šum koji stvaraju tradicionalni signali, osobito fenomeni poput Ramanovog šuma. Ovaj efekt može “ugušiti” kvantne fotone, čineći nemogućim detektiranje ili rekonstrukciju njihovog stanja.
Kako bi prevladali ovaj problem, Prem Kumarov tim pažljivo je razdvojio signale. Kvantni fotoni prenosili su se u takozvanom O-pojasu optičkih vlakana, oko 1290 i 1310 nanometara, dok je konvencionalni podatkovni promet ostao u C pojasu, oko 1547 nanometara.
Osim toga, primijenjeni su spektralni i vremenski filteri koji su omogućili izolaciju kvantnih informacija i održavanje visoke vjernosti u teleportaciji, čak i uz visoke potencije klasičnog signala.
Koje se prijave otvaraju
Ako se ova koegzistencija između klasičnih i kvantnih podataka konsolidira, potencijalne primjene su široke. Jedan od najvažnijih je stvaranje ultra-sigurnih komunikacijskih mreža putem kvantne kriptografije, gdje bi svaki pokušaj špijunaže bio otkriven zakonima fizike.
Također bi mogao olakšati međusobno povezivanje kvantnih računala smještenih u različitim gradovima, dajući prostor distribuiranim shemama kvantnog računarstva. Osim toga, postoje moguća poboljšanja u sustavima za preciznu sinkronizaciju, popise stanovništva i mjerenja, ključnim područjima za znanost i industriju.
Sljedeći koraci prema kvantnom internetu
Unatoč napretku, sami istraživači priznaju da još uvijek postojiDug put pred nama. Nadolazeći ciljevi uključuju produljenje postignutih udaljenosti, eksperimentiranje s složenijim konfiguracijama, poput razmjene zapetljanosti između više čvorova, te validaciju sustava u još realnijim uvjetima, poput podzemnih kabela i urbanih okruženja.
Međutim, eksperiment predstavlja konkretan dokaz da kvantni internet nije samo teorijski koncept. Po prvi put, kvantna teleportacija pokazala je da može koegzistirati s internetom koji svakodnevno koristimo, približavajući budućnost u kojoj će obje tehnologije dijeliti istu globalnu mrežu.
