Artykuł opisujący szczegóły działań został zamieszczony w Optica Quantum. Jego autorzy stworzyli bramkę kwantową o wyjątkowych właściwościach, które będzie można wykorzystać w dalszych działaniach mających na celu dostarczenie niezawodnych sieci kwantowych. Te mogłyby być wykorzystywane chociażby do prowadzenia komunikacji.
Czytaj też: Sieć 5G połączyła się bezpośrednio z satelitą na orbicie. Historyczny sukces zmieni komunikację
Amerykańscy inżynierowie zastosowali koncepcję, w której ich bramka działa między dwoma fotonicznymi stopniami swobody w postaci polaryzacji i częstotliwości. Łącząc tę opcję z możliwościami wynikającymi z hipersplątania naukowcy będą mogli tworzyć sieci kwantowe przystosowane do prowadzenia komunikacji o wysokim stopniu bezpieczeństwa. Takich połączeń w zasadzie nie dałoby się hakować.
Czym w ogóle jest wspomniane zjawisko? Chodzi o powiązanie ze sobą wielu stopni swobody między fotonami. Te ostatnie stanowią nośniki informacji w sieciach kwantowych i mają wiele stopni swobody zdolnych do transportowania informacji, dlatego okazują się przydatne w tym zakresie. Istnieje nawet tzw. teleportacja kwantowa, choć ta jest wyjątkowo wrażliwa na zakłócenia z zewnątrz.
Bramka kwantowa stworzona przez naukowców z Oak Ridge National Laboratory – w połączeniu z hipersplątaniem – mogłaby utorować drogę do prowadzenia bezpiecznej komunikacji kwantowej
Splątując wiele stopni swobody, czyli osiągając hipersplątanie, naukowcy mogą przeciwdziałać temu negatywnemu zjawisku. Jak wyjaśniają autorzy publikacji na ten temat, powinniśmy wyobrazić sobie foton spolaryzowany poziomo, co mogłoby odpowiadać wartości 0 w przypadku klasycznego bitu. Kiedy jednak trwa podróż przez włókno, może dochodzić do losowych zmian polaryzacji, co prowadzi do błędów.
Czytaj też: Fizycy zarejestrowali nowy rodzaj cząstek kwantowych. To pierwsza taka obserwacja w historii
Nowe podejście do tej kwestii sprawia, że takie błędy są zdecydowanie rzadsze, a w przyszłości – być może całkowicie mogłyby odejść w zapomnienie. Jakby tego było mało, hipersplątanie może być modyfikowane przy udziale nowej bramki kwantowej. Właśnie w takich okolicznościach ludzkość mogłaby uzyskać opcję komunikacji kwantowej na miarę XXI wieku. Teraz członkowie zespołu badawczego mają w planach wdrożenie swojej technologii w sieci kwantowej, na której działają.