Cercetătorii au făcut prima teleportare quantică pe o distanță de 22 de kilometri

Un consorțiu de instituții renumite au obținut o victorie revoluționară în cercetările legate de internetul cuantic, o tehnologie care va revoluționa informatica în nenumărate moduri. Acestea au anunțat că au reușit prima teleportare cuantică la nivel înalt pe distanțe mari.

Grupul condus de Caltech, o colaborare între Fermilab, AT&T, Universitatea Harvard, NASA și Universitatea Calgary, a raportat prima teleportare de succes a qubiților, unitățile de bază ale informației cuantice, de-a lungul a 22 de kilometri de fibră, în două zone de test: Rețeaua cuantică Caltech și Rețeaua cuantică Fermilab.

„Echipa a lucrat constant în ultimii câțiva ani”, a zis într-un e-mail Maria Spiropulu, fizician specializat în particule la Caltech, directoare al programului de cercetare INQNET și coautoare a studiului.

Deși grupul de cercetători a știut că a obținut niște rezultate semnificative în primăvara lui 2020, s-a abținut să răspândească știrea, chiar și pe rețelele sociale, până la publicarea completă a studiului, săptămâna aceasta, a adăugat Spiropulu.

„Am vrut să setăm un nou standard pentru acest tip de cercetare, să facem niște pași importanți pentru punerea în practică a comunicărilor cuantice și să testăm niște idei fundamentale din fizică”, a zis într-un e-mail, Panagiotis Spentzouris, directorul programului de Știință Cuantică din cadrul Fermilab.

„Așadar, când am reușit, în sfârșit, echipa a fost încântată, foarte mândră că a putut să obțină aceste rezultate revoluționare, la calitate mare”, a continuat el. Și suntem bucuroși că putem trece la faza următoare, utilizând cunoștințele și tehnologiile din această lucrare pentru dezvoltarea rețelelor cuantice.”

Cercetătorii au zis că au folosit pentru experiment un echipament compatibil atât cu infrastructura de telecomunicații existentă, cât și cu noile tehnologii cuantice. Rezultatele „oferă o fundație realistă pentru un internet cuantic de calitate ridicată cu dispozitive practice”, conform unui studiu publicat marți în revista PRX Quantum.

Teleportarea cuantică nu implică transportarea materiei, ci proprietatea particulelor cuantice de a se conecta unele cu altele, chiar și pe distanțe mari. Cum mi-a explicat un expert anul acesta.

Studiul a avut ca scop teleportarea qubiților cuantici, care sunt unitățile de bază din informatica cuantică. Conform studiului, cercetătorii au construit o rețea compactă cu trei noduri: Alive, Charlie și Bob. În cadrul experimentului, Alice îi trimite un qubit lui Charlie. Bob are o pereche de qubiți conectați și îi trimite un qubit lui Charlie, care interferează cu qubitul lui Alice. Charlie proiectează qubitul lui Alice spre un status cuantic Bell care transferă starea qubitului original al lui Alice către qubitul lui Bob.

Rezultatul e notabil din câteva motive. Multe demonstrații anterioare ale teleportării cuantice s-au dovedit instabile pe distanțe mari. De exemplu, în 2016, cercetătorii de la Universitatea Calgary au reușit să obțină teleportarea cuantică pe o distanță de șase kilometri. Acesta a fost record mondial la vremea respectivă și a fost considerat o realizare majoră.

Țelul suprem e crearea unor rețele cuantice care să utilizeze conexiunea și superpoziția pentru a crește enorm viteza, puterea și securitatea rețelelor informatice. De exemplu, Departamentul Energetic al Statelor Unite are planul ambițios de a construi o rețea cuantică între laboratoarele sale naționale.

Orice domeniu care se bazează pe calculatoare ar fi afectat de această tehnologie revoluționară, deși o mare parte din viitorul potențial al rețelelor cuantice e legat de criptografie, algoritmi de căutare, servicii financiare și simulări cuantice care pot modela fenomene complexe.

Informatica cuantică este în vizorul științei de câțiva ani, iar acest studiu înseamnă un pas spre punerea ei în practică. Dar nu te aștepta să navighezi prea curând pe internetul cuantic.

„Oamenii întreabă pe rețelele sociale dacă ar trebui să se înscrie deja la un furnizor de internet cuantic”, a zis Spiropulu. „Dar mai e mult de lucru până atunci.”

Acum că Fermilab, Caltech și partenerii lor au demonstrat că se poate, echipa plănuiește să dezvolte și mai mult tehnologia informaticii cuantice prin construirea unei rețele la scară metropolitană, numită The Illinois Express Quantum Network, în orașul Chicago.

„Avem de depășit multe bariere, atât în aplicarea comunicațiilor cuantice și a rețelelor tehnologice, cât și în ingineria sistemelor. Deja facem eforturi pentru dezvoltarea arhitecturii, proceselor și protocoalelor pentru rețelele cuantice și încercăm să optimizăm factorii de comunicare și distanță”, a zis Spentzouris.