Celosvetová kvantová sieť
14. jún 2013
Výskumníci z Viedenskej univerzity technológie prišli na
spôsob, ako prostredníctvom kvantovo-mechanického
párovania laserom schladených atómov do sklenených
vlákien uložiť kvantové informácie na dostatočne dlhý časový úsek, aby sa atómy nezamotali na niekoľko stoviek
kilometrov do vlákien.
Výskumníci tvrdia, že tento objav predstavuje základný
stavebný kameň pre celsvetovú kvantovú komunikačnú
sieť s podporou vlákien.
Atómy a svetlo
Atómy spárované do skleneného vlákna
celosvetovej komunikácie v budúcnosti?
(zásluha: Vienna University of Technology)
–
základ
„V našom experimente spájame dva odlišné kvantové
fyzikálne systémy,“ vysvetľuje Arno Rauschenbeutel
(Vienna Center for Quantum Science and Technology and Institute of Atomic and Subatomic Physics of the
Vienna University of Technology). „Používame vlákna vedené svetlom, čo nám umožňuje dokonalé odosielanie kvantových informácií z bodu A do bodu B a atómy, ktoré sú ideálne pre ukladanie týchto informácií.“
Tým, že zachytíme atómy v diaľke cca 200 nanometrov od skleneného vlákna (pričom samotné vlákno má v
priemere 500 nanometrov), môže tak dôjsť k veľmi silnej interakcii medzi svetlom a atómami. Toto nám
dovoľuje pozmeniť kvantové informácie medzi dvoma systémami. Táto výmena je základom pre technológie ako sú kvantová kryptografia a kvantová teleportácia.
Rozširovanie času koherencie
Problém s predošlým výskumom bol ten, že už po krátkom čase sa informácie vytrácali z atómov len čo boli
vypustené do okolia – efekt nazvaný „dekohorencia“.
Výskumníci boli schopní prekonať predchádzajúce obmedzenia: svetlo sa pohybuje rýchlosťou cirka 200
km za 1 milisekundu v sklenenom vlákne, ide o ďaleko väčšiu vzdialenosť ako v prípade kombinácie atómsvet-lo. „Ale zavedením pár trikov by sme boli schopní rozšíriť čas koherencie atómov na niekoľko milisekúnd, napriek ich malej vzdialenosti od povrchu vlákna,“ vysvetľuje Rauschenbeutel.
V bežnej (ne-kvantovej) komunikácii založenej na vláknach; rozsah šírenia svetla je obmedzený: čím je dlhšie vlákno, tým je slabší signál. Z toho dôvodu sú do siete vložené tzv. opakovacie stanice, aby zosilnili
optic-ké signály po istej vzdialenosti.
Obdobne aj „kvantové opakovacie stanice“ môžu byť použité na prepojenie niekoľkých krátkych sekcií do
jedného dlhého kvantového spojenia. „Použitím nášho kombinovaného atómového systému z nanovlákien
pre nastavenie optickej kvantovej siete, vrátane kvantových opakovacích staníc, budeme môcť preniesť
kvantové informácie a teleportovať kvantové stavy po celom svete,“ tvrdí Rauschenbeutel.
Originálny článok pozri tu: