Dzięki sieci łączącej trzy urządzenia kwantowe i centralny serwer, która obejmuje miasto Hefei w Chinach, można bezpiecznie prowadzić wiele czatów kwantowych jednocześnie. Informacje przesyłane za pomocą tej sieci są w zasadzie niemożliwe do przechwycenia.

Twórcami sieci są Jian-Long Liu z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii oraz jego współpracownicy. Podobnie jak w typowych sieciach telekomunikacyjnych wiadomości przesyłane są przez „zwykłe” światłowody. Jednak światło przemieszczające się w sieci kwantowej ma właściwości, których nie mają typowe odpowiedniki – pozwala kodować informację wykorzystując stany kwantowe.

Dzięki zjawisku splątania kwantowego (które Einstein określił jako „upiorne oddziaływanie na odległość”), niemal niemożliwe stało się potajemne kopiowanie lub zmienianie informacji. W rezultacie sieć kwantowa jest wyjątkowo bezpieczna.

Chociaż podobne sieci, nawet o znacznie większym zasięgu budowano już wcześniej, ta wyróżnia się liczbą potencjalnych użytkowników, którzy mogliby podłączyć do niej własny procesor kwantowy, oraz rodzajem urządzeń, np. pamięci kwantowych, które ona zawiera.

Do centralnego serwera podłączonych zostało trzech użytkowników, posiadających procesor i pamięć kwantową. Za ich pomocą mogą oni kodować informację w postać fotonów i przesyłać je do serwera. Serwer może tymi fotonami manipulować, np. poprzez ich splątanie, a następnie odesłać do użytkowników.

Pamięć kwantowa każdego użytkownika składa się z ochłodzonych do temperatury bliskiej zera absolutnego atomów rubidu. Atomy te są kontrolowane za pomocą laserów, a informacje można zakodować w stanie kwantowym atomów. Dzięki temu nawet jeśli foton wysłany do serwera zaginie, informacja nie zostanie utracona.

Udało się już splątać fotony z dwóch odległych węzłów, co jest pierwszym krokiem niezbędnym do bezpiecznej wymiany informacji. Splatanie może też być utrzymywane pomiędzy więcej niż jedną parą użytkowników jednocześnie, co umożliwia bezpieczne prowadzenie wielu czatów kwantowych.

Zdaniem ekspertów łączenie urządzeń takich jak procesory, światłowody i pamięć w sieć kwantową było wcześniej zbyt skomplikowane, ponieważ właściwości fotonów trzeba było poprawiać i ponownie dostosowywać w wielu punktach sieci, co zwiększało ryzyko awarii. Chińskie osiągnięcie może być kamieniem milowym na drodze do kwantowego internetu. Szczególnie innowacyjne było zastosowanie pamięci kwantowych.

Nadal jednak wiele pozostaje do zrobienia, jeśli chodzi o szybkość przesyłania informacji - na razie jest to tylko jeden bit na sekundę. Kilkadziesiąt lat temu typowe modemy były około tysiąca razy szybsze. Zdaniem ekspertów krytycznym elementem są pamięci kwantowe, które wymagają jeszcze udoskonalenia.

Więcej informacji w artykule źródłowym. (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ bar/