Kvantovú komunikáciu máme na dosah ruky! Vedci našli spôsob, ako produkovať takmer perfektne previazané fotónové páry
Kvantová komunikácia predstavuje úplne bezpečnú formu komunikácie, bez možnosti toho, aby ju ktokoľvek napadol.
Výskumníci z University of Waterloo vo svojej novej práci spojili dva nobelové koncepty a podarilo sa im posunúť kvantovú komunikáciu o krok bližšie k realite.
V prelomovom výskume sa autorom podarilo nájsť spôsob, ako efektívne produkovať takmer perfektne previazané fotónové páry. Kvantové previazanie je keď dve častice vytvoria medzi sebou špeciálne spojenie. Akonáhle sa jedna častica zmení, takmer okamžite sa zmeny prejavia aj na previazanej častici, bez ohľadu na vzdialenosť medzi nimi.
Nová štúdia spája koncept kvantového previazania s konceptom takzvaných kvantových bodiek. Cieľom autorov je optimalizovať proces vytvárania previazaných fotónov. Ich práca môže viesť napríklad k bezpečnej komunikácii.
“Kombinácia vysokej úrovne previazania a vysokej efektivity je potrebná v rôznych uplatneniach, napríklad distribúcie kvantových kľúčov alebo kvantových zosilňovačov. Tieto technológie by mohli v budúcnosti rozšíriť dosah kvantovej komunikácie, potenciálne aj na globálnu úroveň alebo by dokázala prepojiť vzdialené kvantové počítače,” tvrdí doktor Michael Reimer.
Vysvetľuje, že v predchádzajúcich experimentoch dokázali vytvoriť buď takmer perfektné previazanie alebo vysokú efektivitu. Tento výskum predstavuje prvýkrát, čo sa im podarilo dosiahnuť oboje. Dokázali to vložením polovodičových kvantových bodiek dovnútra nanovlákna. Tým vytvorili zdroj, ktorý vytvára takmer perfektne previazané fotóny 65-krát efektívnejšie ako predchádzajúca práca. Tento zdroj môže byť rozrušený lasermi aby vytváral previazané páry prakticky na povel.
“Historicky sa so systémami kvantových bodiek spájal problém, ktorý spôsoboval oscilovanie kvantovo previazaného stavu postupom času. Znamená to, že pomalé detekčné systémy zabránili tomu, aby sme zaznamenali kvantové previazanie. Teraz vieme zachytiť ako vyzerajú previazané fotóny v každom bode oscilácie, a tak vyzerá perfektné previazanie,” vysvetľuje Matteo Pennacchietti, spoluautor štúdie.
Efektívna kvantová komunikácia na dosah ruky?
Výskumníci to dokázali kombináciou kvantových bodiek s mimoriadne rýchlym a presným detekčným systémom.
Neprehliadnite
Ďalším krokom štúdie bolo demonštrovať budúce aplikácie technológie v oblasti kvantovej komunikácie. Vedci simulovali bezpečnú komunikačnú metódu, ktorá sa nazýva distribúcia kvantového kľúča. Tým preukázali, že ich systém založený na kvantových bodkách ukrýva obrovský potenciál do budúcna.
Kvantová bodka je nanokryštál vytvorený z polovodičového materiálu. Má veľkosť len niekoľko nanometrov. Kvantová bodka sa vyznačuje niekoľkými vlastnosťami, napríklad zvýšenou fluorescenciou. Čím väčšia častica, tým viac svieti na červeno. Menšie častice sa naopak posúvajú viac k modrej farbe.
Kvantová komunikácia má podľa teórie predstavovať úplne bezpečný spôsob komunikácie, bez rizika, že by sa do nej dokázala nabúrať tretia strana. Autori štúdie demonštrovali, ako by mohla táto komunikácia vyzerať, no majú pred sebou ešte kus cesty. Autori štúdie vo svojej práci pokračujú naďalej a v ďalších výskumoch budú hľadať cestu, ako túto novú technológiu preniesť bližšie k realite.
Komentáre