Er is een kwantumstaat van licht geweest succesvol geteleporteerd door meer dan 30 kilometer glasvezelkabel te midden van een stortvloed aan internetverkeer – een staaltje techniek dat ooit als onmogelijk werd beschouwd.
De indrukwekkende demonstratie van onderzoekers in de VS helpt je misschien niet om naar je werk te gaan om het ochtendverkeer voor te zijn, of om je favoriete kattenvideo’s sneller te downloaden.
Het vermogen om kwantumtoestanden via de bestaande infrastructuur te teleporteren vertegenwoordigt echter een monumentale stap in de richting van het bereiken van een kwantumverbondenheid computernetwerk, verbeterde encryptieof krachtige nieuwe detectiemethoden.
„Dit is ongelooflijk spannend omdat niemand dacht dat het mogelijk was“, zegt Prem Kumar, een computeringenieur van de Northwestern University die het onderzoek leidde.
„Ons werk toont een pad naar kwantum- en klassieke netwerken van de volgende generatie die een uniforme glasvezelinfrastructuur delen. Kortom, het opent de deur om kwantumcommunicatie naar een hoger niveau te tillen.“
Het dragen van een passeren gelijkenis met Star Trek transportsystemen dat spookpassagiers in een oogwenk door tijd en ruimte reizen, teleportatie neemt de kwantummogelijkheden van een object op de ene locatie over en dwingt, door het zorgvuldig te vernietigen, hetzelfde evenwicht van mogelijkheden op een soortgelijk object op een andere locatie.
Hoewel het meten van de twee objecten hun lot op hetzelfde moment bezegelt, vereist het proces van het verstrengelen van hun kwantumidentiteiten nog steeds het verzenden van een enkele golf van informatie tussen punten in de ruimte.
Net als sprookjes in een lentebui, is de kwantumtoestand van elk object een wazige uitstrijkje van mogelijkheden die het risico lopen in werkelijkheid te versmelten vlak na de schepping. Elektromagnetische stralingsgolven en het thermische botsen en malen van bewegende deeltjes reduceert de kwantumbetekenis snel tot decoherentie als het niet op een of andere manier beschermd is.
Het afschermen van kwantumtoestanden binnen computers is één ding. Het is veel lastiger om één enkel foton door optische vezels te sturen die zoemen met banktransacties, kattenvideo’s en sms-berichten en tegelijkertijd de kwantumtoestand ervan te beschermen. Je kunt net zo goed je kwantumfloss in de Mississippi gooien en hopen dat het aan het eind net zo lekker smaakt.
Om de kostbare staat van hun eenzame foton te beschermen tegen een stroom internetverkeer van 400 gigabit per seconde, paste het team van onderzoekers een verscheidenheid aan technieken toe die het kanaal van het foton beperkten en de kans verkleinden dat het zich zou verspreiden en zich zou vermengen met andere golven.
„We hebben zorgvuldig bestudeerd hoe licht wordt verstrooid en hebben onze fotonen op een gerechtelijk punt geplaatst waar dat verstrooiingsmechanisme wordt geminimaliseerd“, zegt hij. zegt Kumar.
„We ontdekten dat we kwantumcommunicatie konden uitvoeren zonder interferentie van de klassieke kanalen die tegelijkertijd aanwezig zijn.“
Terwijl andere onderzoeksgroepen met succes kwantuminformatie hebben overgedragen naast klassieke datastromen in simulaties van het internet, is het team van Kumar de eerste die een kwantumtoestand teleporteert naast een daadwerkelijke internetstroom.
Elke test suggereert verder het kwantuminternet is onvermijdelijkwaardoor computeringenieurs een geheel nieuwe toolkit krijgen om onze wereld als nooit tevoren te meten, monitoren, coderen en berekenen, zonder dat ze het internet daarvoor opnieuw hoeven uit te vinden.
„Kwantumteleportatie heeft de mogelijkheid om op een veilige manier kwantumconnectiviteit te bieden tussen geografisch verafgelegen knooppunten“, zegt Kumar.
„Maar veel mensen hebben lang aangenomen dat niemand een gespecialiseerde infrastructuur zou bouwen om lichtdeeltjes te verzenden. Als we de golflengten goed kiezen, hoeven we geen nieuwe infrastructuur te bouwen. Klassieke communicatie en kwantumcommunicatie kunnen naast elkaar bestaan.“
Dit onderzoek is gepubliceerd in Optiek.
