Inxhinierët e Universitetit Northwestern bënë një përparim të jashtëzakonshëm në llogaritjen dhe komunikimin kuantik, duke demonstruar teleportimin kuantik mbi një kabllo standarde me fibër optike që tashmë mbart trafikun e përditshëm të internetit.

Ky zhvillim tregon se komunikimi kuantik mund të mos kërkojë linja të dedikuara, gjë që hap rrugën për integrim më të lehtë dhe më të përhapur të ndarjes së të dhënave kuantike dhe klasike.

Rruga për rrjetëzimin kuantik

Lajmet përqendrohen rreth idesë se sinjalet kuantike, informacioni i bartur nga grimcat delikate të dritës të njohura si fotone - mund të udhëtojnë së bashku me trafikun e përditshëm të internetit pa humbur integritetin e tyre.

Ky zbulim demonstron teleportimin kuantik, një proces ku gjendja e një grimce (si një foton) transferohet në një grimcë tjetër të largët pa lëvizur fizikisht grimca fillestare.

Shkenca prapa teleportimit kuantik

Duke përdorur fotone të ngatërruar, kjo metodë mundëson ndarjen e sigurt, pothuajse të menjëhershme të të dhënave dhe hap rrugën për rrjetet kuantike të ardhshme.

Ekipi hulumtues testoi me sukses një konfigurim që lejon informacionin kuantik të gërshetohet përmes rrjedhës së zhurmshme të të dhënave të rregullta të internetit pa ndërhyrje.

Kjo arritje kapërcen një nga pengesat më të mëdha për t'i bërë rrjetet kuantike një realitet praktik.

Prem Kumar, i cili mbikëqyri kërkimin, është profesor i inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike në Shkollën e Inxhinierisë McCormick në Northwestern.

Ai është i njohur për kontributin e tij në komunikimin kuantik dhe shërben si drejtor i Qendrës për Komunikimin Fotonik dhe Informatikë.

Në punën e tyre të fundit, Kumar dhe bashkëpunëtorët e tij prezantojnë një mënyrë të re të të menduarit për sinjalet kuantike së bashku me homologët e tyre klasikë.

Ngatërrim në komunikimin kuantik

Teleportimi kuantik dallohet sepse përdor ngatërrimin si një mënyrë për të shkëmbyer informacione pa dërguar fizikisht lëndën në një distancë. Koncepti nis që nga Ajnshtajni, Podolski dhe Rosen në vitin 1935.

Që atëherë, shkencëtarët kanë testuar ndërthurjen kuantike në laboratorë, duke arritur kulmin me propozimin zyrtar për teleportimin kuantik në 1993.

Një nga apelet më të mëdha të teleportimit kuantik është se ai mund të ndodhë pothuajse aq shpejt sa udhëtimet e dritës. Fotonet mund të ngatërrohen në mënyrë që kryerja e një matjeje në një të tillë të ndikojë në çast partnerin e saj, pavarësisht sa larg është.

“Kjo është tepër emocionuese sepse askush nuk mendoi se ishte e mundur; puna jonë tregon një rrugë drejt rrjeteve kuantike dhe klasike të gjeneratës së ardhshme që ndajnë një infrastrukturë të unifikuar fiberoptike. Në thelb, ajo hap derën për të shtyrë komunikimet kuantike në nivelin tjetër”, entuziazmoi Kumar.

Mbrojtja e fotoneve delikate

Sigurimi i një rruge të qartë për fotone të vetme përfshin më shumë sesa thjesht shtimin e tyre në një kabllo aktive. Trafiku i zakonshëm i Internetit zakonisht mbështetet në miliona grimca drite, kështu që një pjesë e vogël e fotoneve kuantike mund të humbasin ose të mbingarkohen lehtësisht.

Ekipi Northwestern kreu studime të hollësishme se si drita shpërndahet brenda kabllit për të parë nëse kishte një gjatësi vale specifike që përjeton më pak rrëmujë.

Ata vunë në dukje atë pikë të ëmbël dhe shtuan filtra të veçantë për të reduktuar zhurmën e krijuar nga trafiku normal i të dhënave.

"Teleportimi kuantik ka aftësinë të sigurojë lidhje kuantike në mënyrë të sigurt midis nyjave gjeografikisht të largëta", tha Kumar. Puna e kaluar sugjeroi se rrjetet kuantike

në shkallë të gjerë mund të kenë nevojë për sisteme të specializuara. Tani, gjetjet e tij zbulojnë se kjo mund të mos jetë rreptësisht e nevojshme, nëse sinjalet pozicionohen në vendin e duhur në spektër.

Ekzekutimi i parë i testit në kanalet e zëna

Demonstrimet e mëparshme të teleportimit kuantik zakonisht përfshinin cilësime të pacenuara ose fibra të dedikuara.

Disa studiues besonin se kabllot e botës reale, të mbushura me sinjale, do të mbytnin dritën e dobët kuantike. Ky supozim është vërtetuar i gabuar.

Në testet në Northwestern, studiuesit drejtuan sinjale kuantike dhe komunikime klasike mbi të njëjtin kabllo me fibër optike pa u përplasur.

Ata matën se sa mirë informacioni kuantik mbërriti në destinacionin e tij dhe konfirmuan se ai ishte ende i saktë në anën tjetër.

"Puna jonë tregon një rrugë drejt rrjeteve kuantike dhe klasike të gjeneratës së ardhshme," përmblodhi Kumar.

Infrastruktura e botës reale

Plani i menjëhershëm është të shkallëzohet sistemi në funksione më të gjata dhe më pas të kalohet në lidhjet e fibrave nëntokësore.

Grupi beson se një zhvendosje eventuale në kabllot e botës reale mund të jetë e ardhmja. Duke u bazuar në teleportimin me një çift, ata gjithashtu duan të eksperimentojnë me çifte të shumta fotonesh të ngatërruara për të arritur një hap tjetër vendimtar të njohur si shkëmbimi i ngatërrimit.

Nëse arrihet ky moment historik, rrjetet kuantike mund të fillojnë të marrin formë nëpër rajone dhe jo vetëm midis dy pikave.

Për operacionet kritike në financë, mbrojtje dhe menaxhim të të dhënave, rrjete të tilla mund të ofrojnë lidhje më të sigurta falë fshehtësisë së natyrshme të metodave kuantike, ku çdo ndërhyrje vihet re menjëherë.

Aplikime më të gjera

Kapaciteti për të mbështetur lidhjet kuantike pa vendosur kabllo speciale i bën shumë ide të reja më të zbatueshme.

Llogaritja kuantike e shpërndarë, e cila mbështetet në lidhjen e shumë kompjuterëve kuantikë në vende të ndryshme, do të ishte më e thjeshtë për t'u vendosur.

Detyrat e sensorit të distancës dhe metrologjia e avancuar mund të përfitojnë gjithashtu nga lidhjet kuantike më të qëndrueshme.

Edhe përtej kompjuterit, rrjetet kuantike kanë potencialin për të nxitur teknologji të reja në kriptim, imazhe dhe eksperimente themelore të fizikës.

Studiuesit kanë diskutuar gjithashtu përdorimin e ngatërrimit kuantik për të sinkronizuar orët e largëta ose për të ndarë numra të rastësishëm për kriptografi në nivele të paprecedentë sigurie.

Rëndësia e teleportimit kuantik

Teleportimi kuantik është pjekur nga një teori magjepsëse në një mjet që po bëhet më praktik.

Ndërsa nuk është kurrë e thjeshtë të integrohen sinjale kuantike delikate, arritja e grupit Northwestern ngre besimin se një integrim i tillë është i arritshëm.

Shumë ekspertë kanë besuar se ndërtimi i infrastrukturës së specializuar ishte një kosto e pashmangshme e rrjeteve kuantike.

Sipas raportit të Kumar, nëse gjatësitë e valëve zgjidhen me kujdes, sinjalet klasike dhe informacioni kuantik mund të bashkëjetojnë mirë. Kjo linjë e të menduarit i kursen organizatat nga instalimi i rrjeteve të reja të kabllove.

Puna e ardhshme mbi teleportimin kuantik

Në punën e ardhshme, studiuesit planifikojnë të zgjerojnë qëllimin e qasjes së tyre në segmente më të gjata për të konfirmuar se metoda mbetet e qëndrueshme ndërsa kabllot shtrihen shumë larg laboratorit. Ata gjithashtu do të hartojnë një demonstrim me shumë nyje për të verifikuar se mund të trajtojë më shumë se një lidhje të vetme.

Ka shumë entuziazëm që kanalet ekzistuese të komunikimit, pasi të rregullohen siç duhet, mund të bartin të dhëna kuantike në pika të largëta.

Me mundësi të tilla në horizont, teleportimi kuantik mund të zhvendoset nga një koncept teorik në një mjet që transformon komunikimin.

E ardhmja mund të shohë rrjetet kuantike dhe ato klasike që punojnë krah për krah në mënyra që dikur dukeshin të pamundura.

/Motilokal.com