A jövőbeli kvantumszámítógépek, ugyanúgy, ahogy a most használt klasszikus számítógépek is, nem önálló egységként, hanem egy egymással összeköttetésben álló hálózat tagjaiként működhetnek majd, vagyis a mai internet mintájára létrejöhet a kvantuminternet is, amelynek alapját a kvantumösszefonódás jelensége adja. Ezeknek az egyelőre még csak elméletekben létező hálózatoknak a gyakorlati alapjait már elkezdték lefektetni, a német Fraunhofer-Gesellschaft kutatóintézet és a QuTech, amely a Delft Műszaki Egyetem és a TNO (Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek, az alkalmazott tudományokra specializálódott kutatói szervezet) közös kutatóintézete, például már meg is állapodott egy komplex kvantum-kulcsmegosztási rendszer bevezetésén, amelynek központja Hollandiában és Németországban lesz majd.

Az országokon átívelő páneurópai kvantumhálózat többek között azt a célt is szolgálná, hogy Európa felzárkózhasson, vagy akár vezetővé váljon az új típusú technológia fejlesztésében és használatában Kína és az Egyesült Államok előtt, mivel a kvantumtechnológiára épülő infrastrukturák, ha egyelőre még távolinak is tűnnek, de lépésről lépésre közelebb kerülnek a megvalósuláshoz és vélhetőleg a kvantumszámítógépek nagy szerepet fognak játszani az anyag-, és gyógyszerkutatások, pénzügyi rendszerek és a kriptográfiai terén.

A páneurópai rendszer azonban még a jövő zenéje, jelenleg a kutatók helyi hálózatok működtetésével kísérleteznek a laboratóriumokban, ahol időnként az egészen rövid távolságokban létrehozott kommunikációs csatorna létesítése is jelentős eredménynek számít. A Müncheni Műszaki Egyetem (Technische Universität München, TUM) professzora, Kirill G. Fedorov finn, japán és német kutatókból álló csapatával az eddig kevésbé feltérképezett, mikrohullámú frekvenciákon működő kvantumteleportáció segítségével 0,42 méteres távolságban valósította meg a kommunikációt két szupravezető processzor között nióbium-titán ötvözetből készült kábeleken.

A folyamathoz az úgynevezett TMS (two mode squeezing) technikát alkalmazták, hogy az összefonódás állapotába hozzák a továbbküldeni kívánt részecskéket. A művelet elején a parametrikus erősítés végző Josephson-átmenetet (JPA) használták a mikrohullám állapot generálásához, majd később ezt "összenyomták" a vákuum-fluktuáció szintje alá. Ahogy korábban Dr Kenderessy Miklós, a Távközlési Kutatóintézet fejlesztési főmérnöke is írta tanulmányában,

"a lazán csatolt szupravezetőkből álló Josephson-átmenet jól felhasználható mikrohullámú jelek keltésére, detektálására és keverésére.

Segítségével nagyon kis zajú, igen magas frekvencián működő vevőkészülékeket lehet gyártani." A JPA által generált hullámokat fénytörő lencsével kombinálva létrehozták az összefonódott állapotot, amit a kábeleken keresztül osztottak el a két, egymástól 42 centiméterre lévő processzor között. Ahogy a tanulmányban írják, ehhez a kvantumállapotról szóló információ egy részét alakították felerősített klasszikus jelekké, majd a második processzornál sikerrel detektálták a teleportációt.

A kísérlettel nem csak a mikrohullámú tartományban megvalósított kvantumteleportáció lehetőségét mérték fel a kutatók, hanem bizonyították, hogy ezt olyan eszközökkel is lehet kivitelezni, amelyek kompatibilisek, akár gyártás tekintetében is, a már meglévő és gyakran használt szupravezető áramköri összetevőkkel, mint például a memóriacellák vagy a szupravezető kvantumprocesszorok. A jelenleg elért 42 centiméteres távolságnál a jövőben természetesen sokkal messzebbre kell majd küldeni az információt, ha valóban működő hálózatot szeretnének kialakítani a szakemberek, de a kutatók szerint a tesztelt módszerrel ez is lehetséges, mivel az átvitel közben tapasztalt veszteség olyan kis mértékű volt, hogy valószínűleg hosszabb távon, akár egy kilométeres kábelen át is működhet a mikrohullámok terjesztése.

"A bemutatott mikrohullámú kvantumteleportáció eredményei, kombinálva az említett technológiai fejlesztésekkel, a szupravezető kvantumszámítógépek közötti helyi kvantumhálózatot elérhető közelségbe hozza.

Emellett a kísérletünk megnyitja az utat a elosztott szupravezető kvantum-szuperszámítógépek előtt és lehetővé teszi, hogy kihasználjuk a biztonságos kvantumkommunikáció előnyeit a kényelmes mikrohullámú tartományban." - összegzik a kísérlet eredményeit a fizikusok.

(Fotó: Fedorov et al/Science Advances, Pixabay/189748, Wikimedia Commons)

Megjelent a Quantum Network Explorer, amelyen bárki kipróbálhatja, milyen a kvantumhálózatot használni A kvantuminternet hajnalán már formálódik a leendő világháló.