A kvantumteleportáció különös jelenségét, amely lehetővé teszi, hogy egy kvantumbit állapotát bármilyen távolságra elküldje a 'feladó' akár anélkül, hogy ismerné a qubit pontos helyét vagy állapotát, már számtalan kísérletben bizonyították, méghozzá egyre nagyobb távolságokon keresztül. A teleportáció a qubitok összefonódásán alapul: az ebben a helyzetben lévő részecskék egymástól elválaszhatatlan állapota miatt az egyik fél helyzetében bekövetkező változás a másiknál is jelentkezik, az információ így elméletileg bármilyen messzire szállítható.

Ennek a jelenségnek a használatával épülnek majd a jövő kvantuminternet hálózatai, amelyek így egy merőben más módját valósítják meg az információátadásnak, mint a jelenleg alkalmazott rendszerek, azonban lehetséges, hogy a már kiépült optikai szálas kábelhálózatok alkotják majd a kvantuminternet alapját is. 2020 decemberében a Fermilab kutatói 44 kilométerre továbbítottak foton qubitokat hagyományos optikai szálakon át, méghozzá több mint 90%-os pontossággal, a Fermilab kvantumtudományos programjának vezetője, Panagiotis Spentzouris szerint pedig ezzel lefektetették az alapjait egy Chicago-környéki városi kvantumhálózatnak.

Ahhoz azonban, hogy az információt ne csak lokálisan, hanem igazán nagy távolságokra is közvetíteni lehessen, szükség van jelismétlőkre is, olyan egységekre, amelyek egy időre megőrzik a memóriájukban a qubitok állapotát, majd onnan kiolvasva tovább lehet küldeni azt a hálózat távolabbi pontjaira. Ezek a csomópontok alapvető jelentőségűek egy valóban működőképes rendszer felépítésében, de az információk tárolása nem is olyan egyszerű feladat. A TU Delft és a Campinas Egyetem kutatói most új megközelítéssel kísérleteztek:

csomópontnak egy optomechanikai eszközt, szilíciumból készült rezonátorokat használtak.

Az optomechanikus berendezések a hagyományos mechanikus készüléktől annyiban térnek el, hogy fény segítségével érzékelik és közvetítik a mechanikus hatást. Az ilyen elven működő billentyűzetek, például a Razer Huntsman modelljei a billentyű lenyomásakor egy infravörös adó és vevő között létesített kapcsolat által érzékelik a mozdulatot, a fény útja pedig megszakad, ha a billentyű eredeti helyzetébe kerül vissza.

A kutatók egy foton tetszőleges kvantumállapotát teleportálták az optomechanikus memóriaeszközre, amelynek tíz mikrométer nagyságú rezonátorai több milliárd atomból épültek fel és később a tárolt információt sikerült kiolvasni az eszközből. Ezzel a módszerrel lehetővé válhat, hogy a kvantuminternet a jelenleg is használatban lévő optikai kábeleken fusson, mivel az optomechanikus készülékeket bármilyen optikai hullámhosszon lehet működtetni, beleértve azokat az infravörös tartományokat is, amelyeket telekommunikációs célokra alkalmaznak az optikai szálakban.

"Ez az a hullámhossz, ami a legalacsonyabb átviteli veszteséget eredményezi, és ami a legnagyobb távolságot teszi lehetővé a jelismétlő csomópontok között"

- mondta Simon Gröblacher, a TU Delft kutatója - "A jövőbeli kvantuminternet kétségkívül alkalmazni fogja a jelenlegi telekom hálózatokat ezen a hullámhosszon."

(Fotó: Razer, Fermilab, Pixabay)

További cikkek a témában:

Kvantumfizikusok első alkalommal teleportáltak sikeresen qutriteket! (Azt is elmondjuk, mik azok.) A kvantum-teleportálás fogalma leggyakrabban a qubitekkel kapcsolatban merül fel, noha a kutatók a közelmúltban „qutriteket” is sikeresen teleportáltak. 
Az AMD egyik új szabadalmának része a teleportáció A teleportáció hatékonyabb kvantumszámításokat tehet lehetővé, de nem ez a szabadalom legfontosabb tanulsága.
Létrehozták az első programozható kvantumhálózatot, a következő lépés már a kvantuminternet A kvantumvilág különös szabályainak alkalmazásával osztottak meg információt egy köztes csomóponton keresztül, vagyis már nem csak közvetlen kvantumösszefonódással, hanem valódi hálózaton keresztül is működik a rendszer.