Od fantastyki naukowej do rzeczywistości: Naukowcy przeprowadzili teleportację kwantową przy użyciu istniejącej technologii internetowej
Naukowcy wspierani w ramach projektów QuantERA II(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i Qurope(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z powodzeniem teleportowali informacje pomiędzy dwoma urządzeniami emitującymi światło dzięki zjawisku zwanemu splątaniem kwantowym. W tym celu przetworzyli światło na długości fal kompatybilne ze zwykłymi kablami internetowymi, co wskazuje, że teleportacja może zostać zrealizowana przy pomocy używanej obecnie infrastruktury światłowodowej.
Rzeczywisty proces kwantowy
Wykorzystanie splątania kwantowego oznaczało, że informacje były przesyłane między dwoma urządzeniami poprzez teleportację stanu kwantowego światła, a nie dzięki przesyłowi zwykłego sygnału przez światłowód. Jak czytamy w opublikowanym na łamach czasopisma naukowego „Nature Communications” badaniu(odnośnik otworzy się w nowym oknie), naukowcom udało się osiągnąć 72,1 % skuteczności. Znaczące przekroczenie progu 66,7 % wierności kwantowego przesyłu informacji dowodzi, że miał miejsce prawdziwy transport kwantowy, a nie klasyczna transmisja. Pomiar wierności pozwala na stwierdzenie, w jakim stopniu teleportowany stan kwantowy odpowiada stanowi pierwotnemu. Na potrzeby doświadczenia naukowcy przetworzyli światło na stosowaną powszechnie w telekomunikacji długość fali wynoszącą 1 515 nanometrów, która może być przesyłana za pośrednictwem kabli światłowodowych wykorzystywanych na potrzeby połączeń internetowych. Przy tej długości fali stan kwantowy cząstek światła - fotonów - nie ulega zmianie, co oznacza, że światło nie traci na sile na dużych odległościach. Badacze zastosowali przetworniki częstotliwości, aby zmienić naturalny kolor fotonów na długość fali zgodną z technologią światłowodową.
Dwa urządzenia emitujące światło zamiast jednego
Jak dowiadujemy się z artykułu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opublikowanego w portalu StudyFinds, wyjątkową cechą tego doświadczenia było wykorzystanie dwóch niezależnych źródeł światła, w przeciwieństwie do wcześniejszych badań, w których wykorzystywano pojedyncze urządzenie emitujące światło. Naukowcy wykorzystali dwa maleńkie nanokryształy półprzewodnikowe nazywane kropkami kwantowymi do wytwarzania pojedynczych fotonów. Każda kropka kwantowa działała niezależnie i była umieszczona we własnej ultrazimnej komorze. Pierwsza kropka kwantowa emitowała pojedynczy foton niosący informację, która miała być teleportowana. Druga kropka kwantowa emitowała pary splątanych fotonów, które zapewniały połączenie kwantowe wymagane do procesu teleportacji. „Zapewnienie współpracy tych dwóch niezależnych urządzeń wymagało rozwiązania trudnego problemu - każde z nich naturalnie wytwarzało światło o nieco innej długości fali”, wyjaśnia artykuł opublikowany przez portal StudyFinds. Problem udało się rozwiązać dzięki przetwornikom częstotliwości, które upodobniły fotony na tyle, że teleportacja kwantowa stała się możliwa. Zanim technologia ta będzie mogła zostać spopularyzowana, wymagane jest rozwiązanie szeregu problemów, w tym konieczności utrzymywania skrajnie niskich temperatur (267 °C) w czasie doświadczenia oraz stosowania złożonych i kosztownych przetworników długości fali. Mimo to rezultaty osiągnięte dzięki wsparciu projektów QuantERA II (QuantERA II ERA-NET Cofund in Quantum Technologies) i Qurope (Quantum Repeaters using On-demand Photonic Entanglement), stanowią istotny krok naprzód w zakresie rozwoju półprzewodnikowych kwantowych źródeł światła. Więcej informacji: strona projektu QuantERA II(odnośnik otworzy się w nowym oknie) strona projektu Qurope(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
