Vzdialenostný rekord pre kvantovú teleportáciu je prekonaný
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 24. 9. 2015
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedcom z Národného inštitútu pre normalizáciu a technológie (NIST) sa podarilo stanoviť novú rekordnú vzdialenosť pri kvantovej teleportácii informácií prostredníctvom optických vlákien. Vedci tvrdia, že preniesli kvantovú informáciu vo svetelných časticiach cez vzdialenosť dlhšiu ako 100 kilometrov, čo je štyrikrát ďalej než tomu bolo doteraz.
Pokrok v kvantovej fyzike bolo možné dosiahnuť prostredníctvom jednofotónových detektorov vyrobených priamo v laboratóriách NIST v Colorade. Využitím supravodivých nanovlákien vytvorených z kremičitanu molybdénu sú tieto detektory tak citlivé, že dokážu zaznamenať príchod viac ako 80 percent z fotónov prenášaných neposilneným optickým vláknom.
Pri tomto konkrétnom experimente vedci použili kvantové stavy pre presné určovanie časových úsekov, v ktorých dorazí jeden fotón. Informácie sa ukladajú to takzvaných qubitov (kvantový bit), ktoré sú rozkódované ako druhy „časovej pečiatky“. Samotný vyžarovaný fotón cestuje dvomi trasami, jedna má krátku dĺžku a druhá je podstatne dlhšia. Jeho cesta je úplne náhodná, ale každá z nich bola určovaná časom, kedy sa fotón objavil, ako „skorá“ a „neskorá“.
V určitej fáze sa dostanú fotóny do superpozície, kedy sú vrcholy vĺn zladené a signál tak môže prejsť. Prvým krokom v procese teleportovania informácií je teda nutné dostať fotón do superpozície pokiaľ možno u všetkých možných kvantových stavoch. Fotón je potom vystrelený do kryštálového rozdeľovača, kde sa štiepi do dvoch zapletených fotónov (v NISTe sa nazývajú „pomocný“ a „výstupný“).
Druhý fotón je generovaný súčasne a je vystrelený do rozdeľovača v momente, keď pomocný fotón dorazí. Dva detektory v tomto bode potom určia, či je pomocný a výstupný fotón vo fáze alebo nie. Vzhľadom k tomu, že pomocný fotón je previazaný s výstupným, keď výstupný fotón dorazí na koniec svojej cesty optickým vláknom, v detektore odzrkadlí stav svojho prepleteného dvojčaťa. Týmto spôsobom môže byť superpozícia zapleteného páru určená pre overenie, či stav zostal neporušený a dáta boli účinne prenesené.
Pred týmto výskumom sa množstvo kvantových informácií strácalo v prenose stredných optických vlákien, čo znamenalo, že prenosová rýchlosť aj dosiahnuté vzdialenosti boli nízke. Nová metóda kvantovej teleportácie podľa vedeckého tímu odstraňuje potrebu zložitých kvantových pamäťových systémov pre ukladanie dát tým, že poskytuje možnosť pridávania systémov repeaterov a zosilňovačov do optickej siete, ktorá by tak mohla napodobniť súčasné komunikačné systémy.