3 godzin temu
Międzynarodowy zespół badawczy z Paderborn University i Sapienza University of Rome po raz pierwszy przeprowadził kwantową teleportację między fotonami z dwóch różnych kropek kwantowych (quantum dots – miniaturowych źródeł światła wielkości nanometrów), osiągając wierność transmisji na poziomie 82%. To wynik przewyższający klasyczny limit o ponad dziesięć odchyleń standardowych, co potwierdza, iż półprzewodnikowe źródła światła mogą stanowić fundament przyszłego internetu kwantowego – sieci, która będzie teoretycznie nie do zhakowania.
Do tej pory głównym problemem była zasadnicza niezgodność optyczna różnych źródeł kwantowych – każda kropka kwantowa emituje światło o nieco innej długości fali i adekwatnościach, co uniemożliwiało ich współpracę w jednej sieci. To jak próba zbudowania orkiestry z instrumentów, z których każdy gra w innej tonacji. Zespoły Prof. Klausa Jönsa (Paderborn) i Prof. Rinaldo Trottà (Sapienza) rozwiązały tę zagadkę dwuetapowo. Po pierwsze, kropki GaAs (arsenek galu) osadzono w specjalnych nanostrukturach z piezoelektrycznymi elementami, które precyzyjnie “stroją” emisję światła, minimalizując tzw. Fine Structure Splitting – defekt, który psuje jakość splątanych par fotonów. Po drugie, używając pól magnetycznych i ultraszybkich detektorów pracujących w temperaturze bliskiej zeru absolutnego (SNSPDs), naukowcy wychwytywali tylko te fotony, które były praktycznie nieodróżnialne od siebie.
Test rzeczywisty przeprowadzono na kampusie Uniwersytetu Sapienza w Rzymie, gdzie sieć kwantowa łączyła kable światłowodowe z 270-metrowym łączem laserowym przez otwartą przestrzeń między budynkami. To pierwszy dowód, iż kwantowa teleportacja (przenoszenie stanu cząstki bez fizycznego przemieszczania materii) działa w miejskim środowisku z realnymi przeszkodami takimi jak straty sygnału w kablach, drgania powietrza i konieczność synchronizacji zegarów GPS. W projekcie uczestniczyły także Johannes Kepler University Linz (produkcja kropek kwantowych) i University of Würzburg (budowa miniaturowych rezonatorów optycznych).
Kolejny etap to demonstracja tzw. “zamiany splątania” (entanglement swapping) między dwoma źródłami quantum dots – procesu, który pozwoli przekazywać informację kwantową na ogromne odległości dzięki łańcucha przekaźników. Autorzy przyznają otwarcie, iż ich wyniki wciąż ustępują technologii fotonów SPDC (generowanych w kryształach) pod względem jakości i częstości udanych prób, ale udowodnili coś ważniejszego: iż źródła półprzewodnikowe, łatwiejsze do masowej produkcji, mogą działać w niedoskonałych warunkach prawdziwej sieci miejskiej. To przesuwa internet kwantowy z teorii do kategorii “realnych projektów na najbliższe lata”.
