„Este incredibil de interesant pentru că nimeni nu a crezut că este posibil”
Ce tocmai sa întâmplat? O echipă de ingineri de la Universitatea Northwestern a realizat o descoperire în teleportarea cuantică, demonstrând fezabilitatea transmiterii informațiilor cuantice alături de traficul clasic de internet. Pe măsură ce cercetarea avansează, am putea intra într-o nouă eră în tehnologia comunicațiilor, în care rețelele cuantice și tradiționale pot coexista pentru a oferi niveluri fără precedent de securitate și viteză.
Inginerii de la Universitatea Northwestern au demonstrat teleportarea cuantică printr-un cablu de fibră optică care transportă deja trafic de internet. Această performanță, publicată în revista Optica, deschide noi posibilități de combinare a comunicării cuantice cu infrastructura de internet existentă. De asemenea, are implicații majore pentru domeniul tehnologiilor avansate de detectare și al aplicațiilor de calcul cuantic.
Nimeni nu a crezut că ar fi posibil să se realizeze acest lucru, potrivit profesorului Prem Kumar, care a condus studiul. „Munca noastră arată o cale către rețelele cuantice și clasice de următoarea generație care partajează o infrastructură unificată de fibră optică. Practic, deschide ușa pentru a împinge comunicațiile cuantice la următorul nivel”.
Teleportarea cuantică, un proces care valorifică puterea întanglementării cuantice, permite o metodă ultra-rapidă și sigură de partajare a informațiilor între utilizatorii rețelei îndepărtați. Spre deosebire de metodele tradiționale de comunicare, teleportarea cuantică nu necesită transmiterea fizică a particulelor. În schimb, se bazează pe particule încurcate care fac schimb de informații la distanțe mari.
„Prin efectuarea unei măsurători distructive pe doi fotoni – unul purtând o stare cuantică și unul încurcat cu un alt foton – starea cuantică este transferată pe fotonul rămas, care poate fi foarte îndepărtat”, a spus Jordan Thomas, Ph.D. candidat în laboratorul lui Kumar și primul autor al lucrării. „Fotonul în sine nu trebuie trimis pe distanțe lungi, dar starea sa ajunge totuși codificată pe fotonul îndepărtat”.
Înainte de acest studiu, mulți cercetători erau sceptici cu privire la fezabilitatea teleportării cuantice în cablurile care transportă comunicații clasice. Îngrijorarea a fost că fotonii încâlciți vor fi copleșiți de milioanele de alte particule de lumină prezente în cablurile de fibră optică.
Cu toate acestea, Kumar și echipa sa au reușit să găsească o soluție. Prin studii ample despre împrăștierea luminii în cablurile de fibră optică, cercetătorii au identificat o lungime de undă a luminii mai puțin aglomerată pentru a-și plasa fotonii. De asemenea, au implementat filtre speciale pentru a reduce zgomotul din traficul obișnuit de internet. Kumar a explicat că el și echipa sa au efectuat o analiză meticuloasă a modelelor de împrăștiere a luminii și și-au poziționat strategic fotonii într-un punct critic în care efectul de împrăștiere a fost minimizat.
Pentru a-și valida metoda, echipa a instalat un cablu de fibră optică de 30 de kilometri (18,6 mile) cu un foton la fiecare capăt. Ei au transmis simultan informații cuantice și trafic de internet de mare viteză prin cablu. Calitatea informațiilor cuantice a fost măsurată la capătul de recepție în timpul executării protocolului de teleportare făcând măsurători cuantice la punctul de mijloc. Rezultatele au arătat că informația cuantică a fost transmisă cu succes, chiar și în prezența traficului de internet aglomerat.
Privind în perspectivă, Kumar și echipa sa au planuri de a-și extinde experimentele pe distanțe mai lungi. Ei își propun să demonstreze schimbul de încurcături folosind două perechi de fotoni încâlciți, ceea ce ar marca o altă piatră de hotar crucială în dezvoltarea aplicațiilor cuantice distribuite. În plus, cercetătorii explorează posibilitatea de a efectua experimente pe cabluri optice în pământ din lumea reală, trecând dincolo de setările de laborator.
„Teleportarea cuantică are capacitatea de a oferi conectivitate cuantică în siguranță între nodurile îndepărtate geografic”, a spus Kumar. „Dar mulți oameni au presupus de mult că nimeni nu ar construi o infrastructură specializată pentru a trimite particule de lumină. Dacă alegem lungimile de undă în mod corespunzător, nu va trebui să construim o infrastructură nouă. Comunicațiile clasice și comunicațiile cuantice pot coexista”.
