Zespół fizyków z Centrum Dynamiki Kwantowej Uniwersytetu Griffitha od dłuższego czasu bada straty występujące w kanałach komunikacyjnych (np. telefonach). Niedawno udało się im odkryć mechanizm pozwalający na ograniczenie strat w przekazywanych informacjach. Jest to ważny krok w kierunku stworzenia kwantowego internetu, oferującego możliwości niedostępne w obecnie stosowanych kanałach komunikacyjnych.
W eksperymencie przeprowadzonym wspólnie z uczonymi z Uniwersytetu Queensland i Narodowego Instytutu Standaryzacji i Technologii (NIST) zademonstrowano metodę redukcji błędów, która poprawiła wydajność kanału komunikacyjnego. Jeden z jej twórców – dr Sergei Slussarenko – powiedział:
Przyjrzeliśmy się surowym danym przesyłanym przez kanał i zauważyliśmy, że przy zastosowaniu naszej metody sygnał jest lepszy niż bez niej. W eksperymencie najpierw wysłaliśmy foton, który nie przenosił żadnych użytecznych informacji, więc jego strata nie stanowiła dużego problemu. Następnie mogliśmy skorygować skutki straty za pomocą urządzenia zwanego bezszumowym wzmacniaczem liniowym, opracowanego w Griffith i na Uniwersytecie Queensland. Urządzenie to może odzyskać utracony stan kwantowy, ale nie zawsze się to udaje. Kiedy jednak odzyskanie stanu się powiedzie, używamy innego kwantowego protokołu, czyli teleportacji stanów kwantowych, aby przenieść informacje, które chcieliśmy przesłać do poprawionego nośnika, unikając wszystkich strat w kanale.
Szczegóły badań można przeczytać w czasopiśmie Nature Communications. Komunikacja kwantowa (i związany z nią kwantowy internet) może odmienić wszystko, co znamy, przyspieszając rozwój nowych technologii i jeszcze łatwiejsze przesyłanie danych w sposób prosty oraz bezpiecznych. Związane z nią szyfrowanie danych zapewnia zachowanie poufności i niemożność odczytu danych przez osoby trzecie. Dr Sergei Slussarenko dodał:
Szyfrowanie kwantowe na krótkich dystansach jest już stosowane komercyjnie, jednak jeśli chcemy wdrożyć globalną sieć kwantową, problemem staje się utrata fotonów. Nasza praca wprowadza tzw. przekaźnik kwantowy – kluczowy składnik sieci komunikacyjnej na duże odległości. Zakaz klonowania (twierdzenie mówiące, że nie można wykonać kopii nieznanego stanu kwantowego – przyp. red.) zabrania tworzenia kopii nieznanych danych kwantowych, więc jeśli foton, który przenosi informacje, zostanie utracony, informacje, które przenosił, przepadną na zawsze. Działający długodystansowy kanał komunikacji kwantowej musi posiadać mechanizm ograniczający utratę informacji, co właśnie zrobiliśmy w naszym eksperymencie.
Mimo iż do funkcjonalnego kwantowego internetu nam daleko, to stworzenie działającego przekaźnika kwantowego zbliża nas do tego celu. Następnym krokiem fizyków z Uniwersytetu Griffitha będzie zmniejszenie błędów do poziomu pozwalającego na wdrożenie kryptografii kwantowej na duże odległości.