Kvantová komunikace míří do optických kabelů v internetovém provozu. Kredit: Pixabay/CC0 Public Domain.

Je to velký úspěch ve vývoji praktické kvantové komunikace. Kvantoví inženýři Northwestern University jako první úspěšně zvládli kvantovou teleportaci přes kabel s optickými vlákny, v němž normálně probíhal internetový provoz. Úspěšný experiment otevírá dveře k propojení vznikající kvantové komunikace s již existující infrastrukturou optických kabelů. Tento vývoj velice zjednodušuje nároky na zavádění kvantových sítí a aplikací.

Prem Kumar. Kredit: Northwestern University.

Šéf centra Center for Photonic Communication and Computing a expert na kvantovou komunikaci Prem Kumar, který tuto studii vedl, to považuje za naprosto úžasné. Původně si totiž nikdo nemyslel, že by to bylo možné. Teď podle něj máme namířeno k nové generaci komunikačních sítí, jak klasických tak i kvantových, které budou sdílet stejnou infrastrukturu optických kabelů.

Northwestern University na Lake Michigan. Kredit: Joshsukoff, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Kvantová teleportace, pokud víme, je omezená pouze rychlostí světla. Přinejmenším na Zemi lze tímto způsobem předávat zprávy prakticky okamžitě. Pokud jde o fyziku, tato teleportace využívá kvantové provázání, entanglement, který jsme si vypůjčili z kvantové mechaniky. Jak vysvětluje Kumar, v optické komunikace je veškerá informace konvertována na světlo, tedy na fotony. Signály konvenční optické komunikace typicky obsahují miliony fotonů, zatímco kvantová komunikace precizně pracuje s jednotlivými fotony.

Až do tohoto výzkumu se odborníci většinou domnívali, že se jednotlivé fotony kvantové komunikace v optických kabelech, kde běží čilý internetový provoz, v moři fotonů beznadějně ztratí. Zdálo se, že je to jako když se bicykl snaží projet tunelem plným nákladních aut .

Kumar a spol. ale názorně předvedli, že to přece jenom jde. Nalezli způsob, jak provést delikátní bicykly stádem vrchovatě naložených kamionů. Detailně analyzovali chování světla v optických kabelech a nalezli prostor pro fotony kvantové komunikace, vlnovou délku, kde není optický provoz tak hustý. Pak ještě přidali speciální filtry kvůli omezení vlivu šumu z běžného internetového provozu a výsledkem byl rázný pokrok k prakticky využitelné kvantové komunikaci.

Video: Quantum in Finance Event - Keynote - Prem Kumar (Northwestern University)

Literatura

Northwestern University 20. 12. 2024.

arXiv:2404.10738.