Če je kdaj mogoče ustvariti izredno varen, super hiter 'kvantni internet', so kvantno zapleteni fotoni za to nujno potrebni – in znanstveniki so pravkar našli zelo koristen nov način za njihovo ustvarjanje.
Kvantno zapletanje je pojav, pri katerem sta dva delca (na primer fotoni) povezana med seboj, ne glede na fizično razdaljo med njima. Če se enemu delcu kaj zgodi, se mora nekaj zgoditi drugemu.
Čeprav fiziki še vedno ne razumejo natančno, kako se zaplete, ta pojav odpira možnost komunikacije na daljavo s kvantno močjo – kjer premiki delcev na enem mestu vodijo do premikov zapletenih delcev na velike razdalje.
Ta posebna študija kaže, da se kvantno zapleteni fotoni uporabljajo kot kvantna porazdelitev ključev (QKD), nekakšen kvantni internet na nizki ravni, kjer klasični podatki v obliki enot in ničel s kvantno fiziko dobijo dodatno plast zasebnosti in varnosti.
Doslej so bili zapleteni fotoni, uporabljeni za te metode šifriranja, omejeni na območje valovnih dolžin blizu infrardeče svetlobe od 700 do 1550 nm, zaradi česar so občutljivi na motnje plinov, ki absorbirajo svetlobo, in sončnega sevanja.
Z drugimi besedami, podatkovna povezava deluje samo ponoči: ni idealna za domnevno naslednjo generacijo internetne infrastrukture.
Nove raziskave kažejo, kako ustvariti in zaznati zapletene fotone pri daljši valovni dolžini 2,1 mikrometra, ki je zaščiten pred takšnimi motnjami. Končni rezultat je veliko bolj zanesljiv in stabilen komunikacijski kanal.
“Dokazali smo, da je mogoče z našim pristopom ustvariti, nadzorovati in zaznati pare fotonov, zapletene v polarizacijo,” pišejo raziskovalci v svojem objavljenem prispevku.
“To delo ponuja novo platformo za kvantno optiko in utira pot tehnološkim aplikacijam za kvantno zaznavanje in kvantno varno komunikacijo na dolge razdalje v tem načinu valovnih dolžin.”
Da bi to dosegli, so raziskovalci uporabili nelinearni kristal litijevega niobata: zapleteni pari fotonov so bili ustvarjeni z ultra kratkimi svetlobnimi impulzi laserja, usmerjenega v kristal.
Če bomo lahko ugotovili, kako ga ustvariti, Quantum Internet obljublja, da bo velikokrat močnejši, varnejši in bolj zaseben kot karkoli danes. Vsak poskus vdora bi na primer takoj prekinil ustrezno povezavo – dobro varnostno mrežo.
Še vedno smo daleč od uresničitve teh sanj – na daljavo, v stabilnosti, v praktičnosti – toda takšne novosti nas nenehno približujejo in transformirajo kvantno računanje iz hipoteze v resničnost.
“Naslednji pomemben korak bo miniaturizacija tega sistema s pretvorbo v integrirane fotonske naprave, zaradi česar bo primeren za množično proizvodnjo in za uporabo v drugih uporabljenih scenarijih,” pravi kvantni fizik Michael Kues z univerze v Hannovru. Leibniz v Nemčiji.
Študija je bila objavljena v reviji Science Advances.
