Κβαντική τηλεμεταφορά δεδομένων μέσω συνηθισμένων οπτικών ινών!

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Northwestern πέτυχε ένα ορόσημο που μέχρι πρόσφατα φαινόταν αδύνατο: την κβαντική τηλεμεταφορά δεδομένων μέσω συνηθισμένων καλωδίων οπτικών ινών, αυτών που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μεταφορά υψηλής ταχύτητας κίνησης στο Διαδίκτυο. Η επίτευξη αυτού του στόχου θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις στην ταχύτητα και την ασφάλεια στην ανταλλαγή δεδομένων μέσω καλωδίων και να ανοίξει το δρόμο για μια εποχή στην οποία οι κβαντικές και οι κλασικές επικοινωνίες θα μπορούν να συνυπάρχουν στην ίδια υποδομή.

Αλλά τι ακριβώς σημαίνει κβαντική τηλεμεταφορά δεδομένων και πώς λειτουργεί; Φανταστείτε ότι πρέπει να στείλετε ένα εξαιρετικά ασφαλές μήνυμα μέσω του δικτύου. Χάρη σε αυτή την τεχνολογία, οι πληροφορίες μεταδίδονται άμεσα αξιοποιώντας ένα φυσικό φαινόμενο που ονομάζεται «διεμπλοκή», χάρη στο οποίο δύο σωματίδια παραμένουν συνδεδεμένα μεταξύ τους ανεξάρτητα από τη μεταξύ τους απόσταση.

Μιλάμε για μια σχέση που ανέκαθεν άφηνε τους Φυσικούς και τους ερευνητές έκπληκτους, αφού είναι σαν τα δίδυμα να μπορούν να επικοινωνούν «τηλεπαθητικά», ακόμη και αν βρίσκονται στα δύο αντίθετα σημεία του κόσμου. Φυσικά αυτή είναι μια αναγωγική εξήγηση, αλλά δίνει μια ιδέα των πιθανών επιπτώσεων.

Ο καθηγητής Prem Kumar, επικεφαλής της μελέτης, εξηγεί:

Όλοι πίστευαν ότι ήταν αδύνατο να συνυπάρξουν αυτοί οι δύο τύποι επικοινωνίας. Αντίθετα, η εργασία μας δείχνει ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις υπάρχουσες υποδομές για τα κβαντικά δίκτυα του μέλλοντος.

Κάτι παρόμοιο έχει εκπονηθεί εδώ και αρκετό καιρό, αλλά η κύρια πρόκληση ήταν να «επιβιώσουν» τα μεμονωμένα φωτόνια (τα σωματίδια του φωτός που μεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες) εν μέσω της κανονικής κίνησης στο Διαδίκτυο, η οποία χρησιμοποιεί εκατομμύρια φωτόνια. Για να χρησιμοποιήσουμε μια άλλη «αναγωγική» σύγκριση, θα ήταν σαν να προσπαθούμε να διασχίσουμε έναν πολύ πολυσύχναστο αυτοκινητόδρομο με ένα ποδήλατο. Η ομάδα έλυσε το πρόβλημα μελετώντας προσεκτικά τον τρόπο με τον οποίο το φως διασκορπίζεται στα καλώδια και βρίσκοντας μια «λωρίδα ταχείας κυκλοφορίας» – ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος – όπου τα κβαντικά φωτόνια θα μπορούσαν να ταξιδέψουν ανενόχλητα.

Για να δοκιμάσουν το σύστημα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα καλώδιο οπτικών ινών μήκους 30 χιλιομέτρων, τοποθετώντας ένα φωτόνιο σε κάθε άκρο. Στη συνέχεια, μετέδωσαν ταυτόχρονα κβαντικές πληροφορίες και κανονική κίνηση στο Διαδίκτυο, επαληθεύοντας ότι τα πρώτα έφτασαν άθικτα στον προορισμό τους παρά την περιρρέουσα «κίνηση».

Όπως αναμενόταν εξαρχής, οι επιπτώσεις αυτής της ανακάλυψης θα μπορούσαν να είναι τεράστιες. Για παράδειγμα, οι κβαντικές επικοινωνίες υπόσχονται επίπεδα ασφάλειας που δεν έχουν επιτευχθεί ποτέ πριν, καθώς είναι θεωρητικά αδύνατο να υποκλαπούν χωρίς να ανακαλυφθούν. Μέχρι τώρα, ωστόσο, θεωρούνταν ότι για να πραγματοποιηθούν θα έπρεπε να κατασκευαστούν ειδικά δίκτυα, με απαγορευτικό κόστος, αλλά η απόδειξη ότι μπορούν αντ’ αυτού να χρησιμοποιήσουν την υπάρχουσα υποδομή του Διαδικτύου αποτελεί ένα τεράστιο βήμα προς την εξάπλωσή τους.

Βέβαια βρισκόμαστε μόνο στην αρχή των δοκιμών και η ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Kumar δεν θέλει να σταματήσει εδώ. Σχεδιάζουν ήδη πειράματα για μεγαλύτερες αποστάσεις και θέλουν να δοκιμάσουν το σύστημα σε πραγματικά θαμμένα καλώδια, όχι μόνο στο εργαστήριο. Επιπλέον, εργάζονται για την υλοποίηση της «ανταλλαγής διεμπλοκής», ένα ακόμη ορόσημο προς τις κατανεμημένες κβαντικές εφαρμογές.

[via]