Kvantteleportatsiooni uus kaugusrekord peibutab linnu ühendava kvantinternetiga ({{commentsTotal}})

Kanada teadlased suutsid toimetada kvantoleku 6,2 kilomeetri kaugusele
Kanada teadlased suutsid toimetada kvantoleku 6,2 kilomeetri kaugusele Autor/allikas: Tittel et al./Nature Photonics

Kaks sõltumatut teadlasrühma on suutnud liigutada kvantinformatsiooni tavaliste fiiberoptiliste kaablite vahendusel enam kui paari kilomeetri kaugusel. Saavutus sillutab teed linnaosasid ja linnu ühendava kvantinterneti loomisele, mis tõotab muuta andmevahetuse tänasest kordades turvalisemaks.

''Paigutasime katses kvantvõrgustiku erinevad osapooled viisil, et see peegeldaks väga hästi seda, mida tuleks teha kvantjärgurite loomiseks. Teoreetiliselt võimaldab see saata meil kvantinfot nii kaugele, kui me seda parasjagu soovime. Eksperimentide käigus toimetasime kvantoleku tavalise valguskaabli vahendusel 6,2 kilomeetri kaugusele, mis lööb eelmist rekordit suurusjärgu võrra,'' märkis Kanadas asuva Calgary ülikooli füüsik ja uue uurimuse juhtivautor Wolfgang Tittel ERR Novaatorile.

Lahenduse tuumaks on kvantteleportatsioon. Pisiosakeste maailmaga seonduv nähtus, mis võimaldab transportida ühe osakese kvantolek ehk selle omadused teisele osakesele, ilma et nende vahel midagi füüsiliselt liiguks. Osakesi lahutav vahemaa võib olla seejuures ükskõik kui suur. ''Samal ajal on kvantmehaanika eripärade tõttu võimatu süsteemi vaadelda nii, et sellest mingit jälge ei jääks,'' lisas Tittel. Teisisõnu saaksid omavahel suhtlevad osapooled kohe teada, kui keegi neid pealt kuulab.

Praktikas hõlmab kvantteleportatsioon sageli kolme osapoolt, näiteks Alice'it, Bobi ja Charliet. Andmete krüpteerimiseks ning dekrüpteerimiseks tarvilike võtmete vahetamiseks peavad Alice ja Bob paluma esmalt Charlie abi. Alice saadab talle esmalt osakese (A), mil Bob loob paari omavahel põimitud osakesi (B&C). Charliele saadab aga Bob aga ainult ühe osakese – B. Viimaks mõõdab Charlie mõlemaid osakesi viisil, et tal pole võimalik seejuures öelda, milline osake tuli Alice'ilt ja milline Bobilt. Nn Belli-oleku mõõtmise käigus kantakse Alice osakese A omadused üle endiselt Bobi valduses olevale osakesele C.

Pikka aega polnud aga kindel, et kvantteleportatsiooni on võimalik üleüldse vaadelda ja lõigata sellest seega praktilist kasu. ''Nii keskenduti kuni viimaste aastateni enamikes katsetes lihtsalt selle põhimõtte demonstreerimisele. Alice, Bob ja Charlie asusid tavaliselt üksteisest mõne meetri kaugusel või vähemalt samas ülikoolilinnakus,'' selgitas füüsik. Linnu ühendavate infokanalite loomisest oli asi kaugel.

Kuigi Viini ülikooli teadlased suutsid 2012. aastal saata õhu kaudu teleskoopsüsteemide abil kvantinfot isegi 143 kilomeetri kaugusele, poleks sellest kvantinterneti loomiseks eriliselt kasu. ''Esiteks pead lootma heale ilmale ja infot pole võimalik saata füüsiliste takistuste taha, mis seab lahenduse linnaruumis kasutamisele selged piirangud,'' nentis Tittel. Fiiberoptiliste kaablite vahendusel on kvantinfot toimetatud seni pelgalt 800 meetri kaugusele.

Seeläbi kujutab Calgary linna internetivõrku kasutanud Titteli töörühma saavutus selget edasiminekut. Sarnast lahendust kirjeldavad ajakirja Nature Photonics samas numbris rühm hiina teadlasi eesostsas Jian-Wei Paniga. Ainsa märkimisväärne vahena loob põimitud footonite paari Charlie ja saadab neist ühe ise Bobile.

Tittel märkis, et uurimuses kirjeldatavat lahendust on võimalik vähemalt teoreetiliselt oluliselt laiendada, muutes vahejaamade ja täiendavate Charlie-taoliste abilistega võimalikuks üksteisest isegi sadada kilomeetrite kaugusel asuvate linnadevahelise suhtluse. Samas nentis ta, et see ei pruugi olla väga sirgjooneline.

''Belli-mõõtmistes peavad olema footonid üksteistest eristamatud ehk Alice'i ja Bobi valgusosakesed peavad muu hulgas saabuma üksteisest maksimaalselt paari pikosekundilise vahega. See on samas suurusjärgus keemiliste reaktsioonide toimumisajaga,'' tõi Tittel näite. Märgatava jälje jätab isegi valguskaablite soojuspaisumine horisondile tõusnud päikese tõttu. Seega tuleb teha footonite teele saatmise täpses hetkes pidevaid korrektuure.

Samuti võivad pikemate vahemaade korral muutuda fiiberoptilise kaabli enda omadused sedavõrd kiiresti, et nendega ei suuda arvestada isegi kvantefektidel põhinev tagasisidesüsteem. ''Sellele vaatamata olen ma küllaltki kindel, et suudame praeguse tehnoloogiaga saata valguskaablites kvantinfot veel vähemalt kümme korda kaugemale. Ja sul pole mõtet küsida, kas ma tahaksin seda proovida,'' muigas füüsik.



ERR kasutab oma veebilehtedel http küpsiseid. Kasutame küpsiseid, et meelde jätta kasutajate eelistused meie sisu lehitsemisel ning kohandada ERRi veebilehti kasutaja huvidele vastavaks. Kolmandad osapooled, nagu sotsiaalmeedia veebilehed, võivad samuti lisada küpsiseid kasutaja brauserisse, kui meie lehtedele on manustatud sisu otse sotsiaalmeediast. Kui jätkate ilma oma lehitsemise seadeid muutmata, tähendab see, et nõustute kõikide ERRi internetilehekülgede küpsiste seadetega.
Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: