5 Minute
Teleportarea Cuantică Întră în Internetul din Lumea Reală
Într-un progres esențial pentru comunicațiile cuantice, cercetătorii din Statele Unite au reușit pentru prima dată să teleporteze o stare cuantică de lumină pe o distanță de peste 30 de kilometri (aproximativ 18 mile) prin fibră optică standard, în timp ce pe aceeași rețea circula trafic activ de date de internet. Această demonstrație fără precedent, realizată în 2024, marchează un avans major pentru viitorul rețelelor cuantice și al comunicațiilor securizate.
Deși teleportarea cuantică este adesea asociată cu science-fiction, amintind de dispozitivele de teleportare din Star Trek, realitatea implică transferul informației cuantice, nu al materiei fizice. În acest experiment, cercetătorii au transmis o stare cuantică fragilă, depășind bariere tehnologice considerate anterior insurmontabile.
Știința din spatele Teleportării Cuantice
Teleportarea cuantică folosește fenomenul de inseparabilitate cuantică (încâlcire cuantică), prin care două particule devin atât de strâns legate încât starea uneia o determină instantaneu și pe cea a celeilalte, indiferent de distanță. Procesul presupune distrugerea informației stării originale într-o locație și recrearea acesteia în altă parte, transferând astfel informația cuantică fără a traversa spațiul fizic intermediar.
Totuși, stările cuantice sunt extrem de sensibile. Interferențele din radiații electromagnetice, fluctuațiile termice sau chiar traficul de date pot distruge aceste stări, fenomen cunoscut sub denumirea de decoerență. Dacă protejarea informației cuantice în laboratoare sau calculatoare specializate este deja o provocare, transmiterea stărilor cuantice prin cabluri de fibră optică folosite în rețelele comerciale, încărcate cu terabiți de date zilnice și streaming video, ridică dificultatea la un nivel mult superior.
Inovații Tehnologice: Păstrarea Stărilor Cuantice sub Trafic Intens
Pentru a proteja fotonul unic care transporta informația cuantică pe o linie activă de fibră optică ce transmitea până la 400 de gigabiți pe secundă, echipa de la Northwestern University a utilizat tehnici avansate. Acestea au inclus selectarea lungimii de undă optime pentru foton și ingineria precisă a canalului de transmisie, minimizând drastic riscul ca semnalul cuantic să fie dispersat sau să se contopească cu fluxul tradițional de date.
„Am studiat atent modul de dispersie a luminii și am plasat fotonii noștri exact acolo unde riscul de interferență este minim,” a explicat Prem Kumar, coordonatorul proiectului de la Northwestern University. „Am demonstrat că putem realiza comunicație cuantică fără perturbări din partea canalelor clasice prezente simultan.”
Deși studiile anterioare au demonstrat transmiterea datelor cuantice în medii simulate, această reușită marchează prima teleportare a unei stări cuantice pe fundalul traficului real de internet.
Implicații: Spre un Internet Cuantic
Această inovație reprezintă un pas uriaș pentru cercetarea internetului cuantic. Posibilitatea de a folosi infrastructura existentă de fibră optică atât pentru date cuantice, cât și pentru date clasice, face ca un internet cuantic să devină mai realizabil și mai eficient decât se anticipa anterior. Potrivit lui Kumar, „Lucrarea noastră arată calea către rețele cuantice și clasice de generație următoare, împărțind aceeași infrastructură. Practic, deschide poarta către extinderea comunicațiilor cuantice.”
Un internet cuantic ar facilita comunicații ultra-securizate, cu criptare garantată de legile fizicii. De asemenea, ar susține dezvoltarea calculatoarelor cuantice distribuite și a măsurătorilor extrem de sensibile, punând bazele progresului în domenii ca securitatea cibernetică, calculul distribuit și tehnologiile avansate de detecție.
„Teleportarea cuantică permite conectivitatea sigură între noduri îndepărtate geografic,” a adăugat Kumar. „Alegând corect lungimile de undă, nu va fi necesară construirea unei infrastructuri noi, iar comunicațiile clasice și cele cuantice pot coexista.”
Privind spre Viitor: Noua Eră a Tehnologiilor de Rețelistică Cuantică
Fiecare test de succes aduce mai aproape de realitate viziunea unui internet cuantic funcțional, oferind cercetătorilor instrumente noi pentru criptare, monitorizare și prelucrare a informațiilor la o scară fără precedent. Coexistența datelor cuantice și clasice pe infrastructura actuală reduce substanțial costurile și complexitatea tranziției către noile tehnologii de rețea, făcând conexiunile cuantice accesibile unei societăți globale dependente de securitate și viteză în comunicații.
Concluzie
Demonstrând cu succes teleportarea cuantică prin fibre optice utilizate activ în rețelele de internet, aceasta reprezintă o piatră de hotar în știința informației cuantice. Realizarea contrazice convingerile anterioare despre incompatibilitatea dintre comunicațiile cuantice și infrastructura existentă, grăbind tranziția către sisteme digitale interconectate, sigure la nivel global. Pe măsură ce cercetările în domeniul internetului cuantic avansează, granițele dintre rețelele clasice și cele cuantice devin tot mai difuze, prevestind un viitor în care tehnologiile cuantice vor revoluționa comunicațiile, calculatoarele și siguranța cibernetică.
Sursa: opg.optica
Comentarii