A Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech), a NASA egyik kutatóintézete (JPL) és a részecskefizikával foglalkozó szövetségi laboratórium, a Fermilab közös kísérletében sikerült 44 kilométeres távolságra, hosszabb időtartamra kvantuminformációt teleportálni, a legfejlettebb kvantumeszközök segítségével.

A PRX Quantum folyóiratban bemutatott kutatást fontos lépésnek tartják a jövő kvantuminternetének megalapozásában, amely forradalmasíthatja a biztonságos kommunikáció, az adattárolás vagy a precíziós érzékelés területeit.

„Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy elértük ezt a mérföldkövet, és fenntartható, magas teljesítményű, skálázható kvantum-teleportációs rendszert alkottunk. Az eredményeink várhatóan még jobbak lesznek a 2021 második negyedévére tervezett rendszerfrissítések után” – mondta egy közleményben a kutatócsoportot vezető Maria Spiropulu, a Caltech fizikaprofesszora.

A kvantuminternet hálózatában az információt qubitekben (vagyis kvantumbitekben, a kvantuminformáció alapegységében) tárolják, és nagy távolságokra utaztatják, a kvantum-teleportálás módszerével. Ezt a kvantum-összefonódás jelensége teszi lehetővé, ami azt jelenti, hogy a részecskék úgy kapcsolódnak össze, hogy a térben két távoli ponton helyezkednek el.

Hogy megtudják, milyen hatékony a rendszer, a kutatók összehasonlították az elküldött információt a teleportálás után megérkezettel, így meg lehetett állapítani, mennyire hatékony az információátvitel. A tanulmány szerint a kísérletben több mint 90 százalékos volt a qubitek pontossága. Ez például a különböző kvantumszenzoroknál lehet döntő fontosságú, hiszen egy kvantumóra, egy magnetométer vagy egy radar esetében mindennél fontosabb a kapott jelek pontossága.

A méréseket a Caltech és a Fermilab kvantumhálózati tesztkörnyezetében (CQNET és FQNET) végezték, két teleportációs rendszer megtervezése, megépítése és felhasználása után. A hálózatok a legmodernebb szilárd fényérzékelőkkel vannak felszerelve, és fotonokhoz rendelték a kvantuminformációkat.

A tesztelt teleportációs rendszerek a kutatók szerint kompatibilisek a jelenleg is kiépített telekommunikációs infrastruktúrával, valamint a fejlesztés alatt álló kvantumeszközökkel, ezért gyakorlati szempontból is fontos ez a kutatás a kvantuminternet megalapozásában. A CQNET és az FQNET hálózatán végzett kísérletekben ezt igyekeznek elérni, ezért jelenleg a pontosság és az összefonódási ráta javítására összpontosítanak.

2017-ben Kínának sikerült megdöntenie a kvantum-teleportálás rekordját, amikor fellőtték az űrbe a világ első kvantumkommunikációs műholdját. A lehallgathatatlannak kikiáltott távközlési módszer tesztelése során 1400 kilométeres távolságban sikerült összefonódást észlelni a földi és a műholdra felsugárzott fotonok között.

A kvantum-összefonódás jelenségét néhány éve a Science Meetup mutatta be érzékletesen.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: