Nemeckí vedci urobili prelom v kvantových technológiách, kvantový internet je zas o krok bližšie k realite
Vedci z Nemecka dokázali presnejšie riadiť emisiu jednotlivých fotónov v kvantových systémoch. Tento krok znižuje chyby v komunikácii a približuje kvantový internet k realite, no stále ide len o laboratórny experiment.
Kvantové počítače a kvantové siete sú zatiaľ skôr experiment než realita. Fungujú v laboratóriách, no do bežného života majú ešte ďaleko. Vedci aj IT sektor si od nich sľubujú bezpečnejší internet, kde by sa odpočúvanie dalo okamžite odhaliť. A áno, potenciálne aj rýchlejší, než si dnes vieš predstaviť.
Kvantové počítače dnes zápasia s chybovosťou a obrovskými rozmermi, takže skôr pripomínajú prvé sálové stroje než niečo, čo by si mal doma. Ich cesta medzi ľudí bude ešte dlhá.
Kvantová fyzika sa snaží opísať svet na úrovni najmenších častíc. A práve tu sa začínajú problémy. Aj pre vedcov ide o extrémne náročnú oblasť, kde intuícia často prestáva fungovať. Klasická fyzika vie dobre vysvetliť svet okolo nás. Kvantová rieši situácie, kde sa častica správa inak v momente, keď ju meriaš. Fotón môže byť zároveň vlna aj častica, závisí od spôsobu merania. Tento zvláštny svet stojí na princípoch ako superpozícia či kvantové previazanie, no ide len o zjednodušený pohľad na oveľa komplexnejší systém.
Kvantový internet je zas o niečo bližšie k realite
Najnovšie výsledky z Nemecka naznačujú, že sa veci začínajú hýbať. Vedcom sa podarilo vyvinúť techniku, ktorá umožňuje presnejšie riadiť emisiu jednotlivých fotónov v diamantových kvantových systémoch. A to je kľúčová vec. Práve tieto častice svetla nesú kvantovú informáciu. Bez ich spoľahlivej kontroly nemôžu fungovať kvantové siete ani prepojenie kvantových zariadení.
Za výskumom stojí tím z Humboldtovej univerzity v Berlíne v spolupráci s laboratóriom Diamond Nanophotonics z Ferdinand Braun Institute. Pod vedením profesora Tima Schrödera predstavili metódu s názvom SUPER. V praxi ide o spôsob, ako presne „načasovať“ excitáciu systému tak, aby produkoval čisté a použiteľné fotóny.
Neprehliadni
Kľúčom sú diamanty, ale nie také, aké poznáš zo šperkov. Obsahujú drobné poruchy v štruktúre, tzv. SnV centrá. Tie fungujú ako kvantové bity, teda qubity, ktoré dokážu uchovávať a spracovávať informáciu. Problém bol doteraz v tom, že vedci síce vedeli tieto systémy ovládať laserom, ale nedokázali jednoducho oddeliť riadiaci signál od samotného fotónu, ktorý niesol informáciu. Výsledkom boli straty a komplikované filtre, ktoré celý proces spomaľovali.
„Vedci ukázali, že dokážu oveľa presnejšie riadiť, kedy a ako kvantový systém vyžiari jednotlivý fotón. Vďaka tomu sa výrazne znižuje šum a straty, ktoré doteraz brzdili kvantovú komunikáciu. Ide o krok, ktorý zlepšuje kontrolu nad kvantovou informáciou, nie o hotové riešenie kvantového internetu.“
Nová metóda tento problém obchádza pomerne elegantne. Využíva dvojicu extrémne krátkych laserových impulzov, ktoré sú presne zosúladené. Vďaka tomu sa dá jasne rozlíšiť, čo je riadiaci laser a čo samotný fotón. Navyše ide o impulzy v rozsahu femtosekúnd, teda približne 10⁻¹⁵ sekundy. To je časová škála, kde sa veci dejú rýchlejšie, než si vieš predstaviť.
Technológia funguje, ale realita je ešte ďaleko
Veľkou výhodou tejto metódy je, že pri generovaní fotónov neničí kvantový stav systému. To je zásadné pre kvantové previazanie, teda jav, na ktorom stojí budúci kvantový internet. Práve vďaka nemu by mohli byť zariadenia na rôznych miestach prepojené spôsobom, ktorý umožňuje odhaliť akýkoľvek zásah do komunikácie.
Na papieri to znie ako revolúcia. V praxi sme stále na začiatku. Kvantové opakovače či počítače založené na diamantoch sú síce bližšie než pred pár rokmi, ale stále ide o laboratórne experimenty. História technológií naznačuje, čo bude nasledovať. Najskôr ich budú využívať výskumné centrá a špecializované firmy. Až potom príde miniaturizácia a postupné prenikanie do bežného sveta.
Otázka teda nie je, či kvantový internet vznikne. Skôr kedy a v akej podobe. A hlavne, či to bude taká revolúcia, ako dnes vedci sľubujú, alebo narazí na limity reality.
