Vědci poprvé demonstrovali kvantovou teleportaci přes optický kabel, na němž již probíhal provoz internetu. Kvantová komunikace by tedy mohla fungovat i po stávající telekomunikační infrastruktuře, což samozřejmě znamená značné zjednodušení a usnadňuje (nebo dokonce umožňuje) nasazení těchto technologií.
„Naše práce ukazuje cestu ke kvantovým a klasickým sítím příští generace, které budou sdílet jednotnou optickou infrastrukturu,“ uvádí hlavní autor nové studie Prem Kumar z Northwestern University (Evanston, Illinois).
Před novou studií konvenční názor předpokládal, že jednotlivé fotony se „utopí“ v optických kabelech plných miliony fotonů, které přenášejí klasickou komunikaci. Kumar a jeho tým však našli způsob, jak fotonům nesoucím kvantovou komunikaci pomoci vyhnout se rušnému provozu. Po zkoumání toho, jak se světlo rozptyluje v optických kabelech, našli výzkumníci méně přeplněnou vlnovou délku světla, kam mohou nové fotony umístit. Poté přidali speciální filtry, které snižují šum způsobený běžným internetovým provozem.
„Pro otestování nové metody Kumar a jeho tým zřídili 30 kilometrů dlouhý optický kabel a poté jím současně posílali kvantové informace a běžný internetový provoz. Nakonec měřili kvalitu kvantové informace na přijímacím konci při provádění teleportačního protokolu pomocí kvantových měření v polovině trasy. Výzkumníci zjistili, že kvantové informace byly úspěšně přenášeny – dokonce i při rušném internetovém provozu,“ uvádí průvodní tisková zpráva Northwestern University.
Vědci plánují rozšířit experimenty na větší vzdálenosti. Plánují také použít dva páry entanglovaných (provázaných) fotonů – namísto jednoho páru – k demonstraci výměny entanglementu, což je další důležitý milník vedoucí k distribuovaným kvantovým aplikacím. Výzkumníci chtějí rovněž provádět experimenty po skutečných optických kabelech, nikoliv v laboratoři. Kvantová teleportace je omezena pouze rychlostí světla (poznámka PH: samotný konec kvantového provázání, dekoherence, je okamžitý, ale k přenosu informace použít nelze).
„Kvantová teleportace je schopna zajistit bezpečné kvantové spojení mezi geograficky vzdálenými uzly,“ řekl Kumar. „Mnoho lidí však dlouho předpokládalo, že nikdo nebude stavět specializovanou infrastrukturu pro posílání fotonů. Pokud ale správně zvolíme vlnové délky, nebudeme muset budovat novou infrastrukturu. Klasická komunikace a kvantová komunikace mohou existovat vedle sebe.“
Quantum teleportation coexisting with classical communications in optical fiber, Optica (2024).
Preprint: Jordan M. Thomas et al, Quantum teleportation coexisting with classical communications in optical fiber, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.10738
Zdroj: Northwestern University / Phys.org
