Američki znanstvenici postavili novi rekord kvantne teleportacije

Američki znanstvenici postavili novi rekord kvantne teleportacije

(Ilustracija: Teleportacija u kultnoj SF seriji Zvjezdane staze)

Mnogo je kvantnih informacija izgubljeno u mediju za prijenos, odnosno u optičkom vlaknu, što znači da su brzina prijenosa podataka i ostvarive udaljenosti bile niske, pa se daljnja istraživanja, između ostalog, usmjeravaju i na taj problem

Postavljen je novi rekord u udaljenosti kvantne teleportacije informacija putem optičkih vlakana. Znanstvenici s Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (National Institute of Standards and Technology – NIST) tvrde kako su prenijeli kvantnu informaciju u česticama svjetla na daljinu veću od 100 kilometara, što je četiri puta dalje u odnosu na prethodna istraživanja.

Otkrića u kvantnoj fizici i dalje se povećavaju, nakon što je već dokazan praktični potencijal kvantne kriptografije u mogućem budućem stvaranju moćnijih kvantnih računala. Novi rekord NIST-a daje novi zamah u istraživanjima pogotovo jer su se informacije prenijele puno dalje nego što smatralo da je uopće izvedivo.

Prema istraživačima, ovo je otkriće omogućeno zahvaljujući unaprijeđenom jednofotonskom detektoru kojeg su članovi Instituta samostalno izradili u laboratoriju u Colorado. Koristeći supravodljive nano-žice od molibdenske legure, detektori su toliko osjetljivi da mogu registrirati više od 80 posto prenosivih fotona, čak i nakon prijeđene udaljenosti od 100 km niz optičkih vlakana.

»Samo oko 1 posto fotona prijeđe svih 100 kilometara vlakana«, kazao je Marty Stevens iz Instituta koji je dodao da ni taj mali postotak nikada ne bi postigli bez novih detektora koji mogu izmjeriti takav nevjerojatno slab signal.

U ovom eksperimentu, znanstvenici su koristili kvantna stanja koja pokazuju vrijeme pristizanja fotona. Takvi su podatke zatim pohranili kao qubit (kvantni bit) i kodirali ga svojevrsnim »datumom«.

Kraći i duži put fotona

Da bi to postigli, foton nakon emitiranja ima opciju od dva puta – kratki i duži. Put kojim su fotoni prolazili potpuno je slučajan, a svaki je određen vremenom (»rano« ili »kasno«) s obzirom na trenutak kada se pojavljuje.

Budući da je stanje fotona sasvim slučajno, oni mogu biti u bilo kojem vremenskom putu. Ako je, kao posljedica vremena putovanja, foton »u fazi« u kojoj je superpozicija stanja ista, onda će se brjegovi valova uskladiti i signal će nastaviti put. Ako su oni, s druge strane, izvan faze, brjegovi će se uskladiti s dolom vala, i oni će se međusobno isključivati.

Prvi korak u procesu teleportacije je generirati foton u superpoziciju svih mogućih stanja. Jedan se »ispali« u kristalni razdjelnik gdje se foton cijepa na dva dijela (koje nazivaju foton »pomagač« i »izlazni« foton).

Drugi se foton istovremeno generira u djelitelj snopa svjetlosti u isto vrijeme kada foton »pomagač« stigne. U tom trenutku dva detektora utvrđuju jesu li foton »pomagač« i ulazni foton u ili izvan faze.

Budući da je foton »pomagač« povezan s izlaznim fotonom, kada taj izlazni foton dođe do kraja svog dugog puta niz optička vlakana, trebao bi stići do ruba detektora preslikavajući stanje svog »blizanca«. Na ovaj način, može se odrediti pozicija »zapetljanog« para – u fazi ili izvan faze, kako bi se dokazalo da su stanja ostala netaknuta i da su podaci o tom stanju uspješno transportirana.

Mnogo je kvantnih informacija izgubljeno u mediju za prijenos, odnosno u optičkom vlaknu, što znači da su brzina prijenosa podataka i ostvarive udaljenosti bile niske, pa se daljnja istraživanja, između ostalog, usmjeravaju i na taj problem. (I. C. / Izvor: NIST)