Naukowcy z University of Waterloo's Institute for Quantum Computing zbliżają nas do przełomu w komunikacji, łącząc dwie nagrodzone Nagrodą Nobla koncepcje badawcze. Ich prace nad splątanymi fotonami wykorzystującymi kropki kwantowe obiecają rewolucję w dziedzinie bezpiecznej komunikacji na skalę globalną.
W ostatnim badaniu zespół naukowców IQC pod kierownictwem dr. Michaela Reimera opracował metodę generowania niemal idealnie splątanych par fotonów z wykorzystaniem kropek kwantowych. Wnioski z badania opublikowano już w czasopiśmie Communications Physics. Aczkolwiek prawda jest taka, że zwykły śmiertelnik będzie mieć ogromny problem ze zrozumieniem tego, co się tam znalazło. O co więc chodzi w tym, do czego doszli naukowcy?
Fotony w stanie splątania, czyli "pojedyncze elementy tego, co nazywamy światłem" połączone ze sobą za pomocą zjawiska splątania kwantowego, utrzymujące ów stan nawet na ogromnych odległościach, stały się przedmiotem eksperymentów nagrodzonych później Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 2022 roku. Teraz naukowcy z IQC łączą tę koncepcję z technologią kropek kwantowych, uhonorowaną kolejnym Noblem: tym razem z chemii w 2023 roku, aby otrzymać w efekcie narzędzie do natychmiastowej i co ważne — bardzo bezpiecznej komunikacji.
Łącząc stan splątania z wydajnością kropek kwantowych, naukowcy dążą do stworzenia narzędzia, które umożliwi bezpieczną komunikację kwantową na skalę globalną i efektywnie połączy komputery kwantowe znajdujące się na całym świecie. Całość polega na umiejscowieniu półprzewodnikowych kropek kwantowych w nanodrutach, co pozwoliło naukowcom stworzyć źródło generujące splątane fotony nawet 65 razy wydajniej niż w poprzednich pracach. Dzięki współpracy z National Research Council of Canada w Ottawie, nowe źródło może być aktywowane za pomocą laserów w celu generowania splątanych par właściwie na żądanie.
Następnie naukowcy wykorzystali detektory pojedynczych fotonów o wysokiej rozdzielczości, dostarczone przez firmę Single Quantum z Holandii, aby zwiększyć stopień splątania. W ten sposób mogli oni precyzyjnie mierzyć i kontrolować splątanie fotonów, co było wcześniej problemem w systemach opartych na kropkach kwantowych. Poprzednie systemy tego typu borykały się z wieloma problemami, co uniemożliwiało precyzyjny pomiar splątania. Jednak teraz, łącząc kropki kwantowe z szybkimi systemami detekcji, naukowcy mogą monitorować stan splątania w czasie rzeczywistym, otwierając drzwi do szeregu zastosowań, w tym dystrybucji kluczy bezpieczeństwa na podstawie zjawisk kwantowych.
Udane połączenie dwóch koncepcji pozwoliło naukowcom na symulację bezpiecznej komunikacji kwantowej z wykorzystaniem nowego źródła splątania kropek kwantowych. Wyniki tych eksperymentów potwierdzają naprawdę ogromny potencjał takiego podejścia do bezpiecznej komunikacji. Co więcej, komunikacja na podstawie zjawisk kwantowych może nam pozwolić w przyszłości ostatecznie pożegnać jakiekolwiek opóźnienia. Tym samym, badania naukowców z University of Waterloo's Institute for Quantum Computing otwierają nowe perspektywy dla masowej komunikacji kwantowej, która już nie jest jedynie "mokrym snem" fanów sci-fi.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
