W przeciwieństwie do komputerów kwantowych, które muszą być tworzone od podstaw, wszystko wskazuje na to, że bity kwantowe można przesyłać za pomocą „kwantowego internetu”, wykorzystując do tego istniejącą już infrastrukturę światłowodową. To automatycznie sprawia, że taki internet może się pojawić wcześniej, niż sądzono. Jakby nie patrzeć cała infrastruktura już istnieje, trzeba jedynie dopracować technologię.
Można powiedzieć, że dla naukowców pracujących nad budową komputerów kwantowych jest to bardzo dobra wiadomość. Jakby nie patrzeć, gdyby nie udało się stworzyć internetu kwantowego, albo co gorsza, trzeba by było budować całą infrastrukturę od podstaw, przejście z systemu binarnego na kwantowy trwałoby znacznie dłużej.
Czytaj także: Kwantowy internet z kluczowym eksperymentem. Historyczne osiągnięcie naukowców
Fakt, że kubity można przesłać za pomocą światłowodu, jest zaskakujący. Jakby nie patrzeć, w przeciwieństwie do informacji przesyłanych dwójkowo, kubity są znacznie podatniejsze na jakiekolwiek zakłócenia. Więcej, nawet sama próba ich odczytania po drodze może prowadzić do utraty przenoszonej informacji.
Jak przesłać informację kwantową z jednego miejsca w drugie?
Dla przykładu zespół naukowców z Politechniki w Delft w Holandii chcąc przesłać informację kwantową, zakodowali ją w elektronach atomów azotu oraz w stanach jądrowych atomów węgla stanowiących elementy składowe kryształów diamentu, w których zostały uwięzione. Tak stworzone kubity zostały przekazane za pomocą światłowodu do laboratorium w Hadze, gdzie zostały połączone z podobnie osadzonymi atomami azotu w kryształach diamentu. Kubity pokonały zatem odległość blisko 40 kilometrów.
Czytaj także: Nadchodzi internet kwantowy, a jego twórcy dokonali teleportacji danych
Jak jednak wyżej wspomniano, nie jest to jedyna metoda przesyłania informacji kwantowych. Badacze z chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii zakodowali kubity w obłokach składających się z atomów rubidu. Do kodowania informacji wykorzystano pojedyncze fotony. Następnie tak stworzone kubity zostały przesłane za pomocą światłowodu na odległość ponad 10 kilometrów.
Teraz jednak na Uniwersytecie Harvarda wykorzystano metodę zbliżoną do tej, którą wykorzystali naukowcy z Holandii. Także i w tym wypadku wykorzystano kryształy diamentu, jednak tym razem w ich wnętrzu do kodowania wykorzystano atomy krzemu, regulując stan kwantowy zarówno elektronów, jak i jądra atomowego.
W ten sposób udało się za pomocą światłowodu optycznego stworzyć stan splątany dwóch węzłów pamięci kwantowej oddalonych od siebie o 35 kilometrów.
To jednak właśnie ten ostatni eksperyment jest szczególnie interesujący. Jakby nie patrzeć, zarówno w chińskim, jak i holenderskim eksperymencie, fotony musiały docierać do serwerów dokładnie w tym samym momencie, aby doprowadzić do splątania kwantowego.
Amerykański układ działa jednak nieco inaczej. Obydwa węzły pamięci kwantowej, połączone ze sobą światłowodem utrzymywane są w ekstremalnie niskich temperaturach. W przeciwieństwie do opisanych wcześniej eksperymentów nie ma tutaj potrzeby emisji fotonów przez każdy kubit. Zamiast tego naukowcy wysyłają jeden foton, który ulega splątaniu z atomem krzemu w jednym węźle, następnie przemieszcza się światłowodem do drugiego węzła, gdzie uderza w inny atom krzemu. W ten sposób uzyskuje się stan splątania z pierwszym atomem krzemu. Można powiedzieć, że najpierw foton ulega splątaniu w pierwszym węźle, a następnie przenosi splątanie do drugiego, łącząc je ze sobą.
Metoda zatem już jest. W najbliższych latach dopracowując tę metodę, badacze planują stopniowo zwiększać odległość między węzłami. Wyzwań jest sporo, ale zanim się obejrzymy, możemy się znaleźć w świecie zdominowanym przez internet kwantowy.