Vedci z Northwestern University dosiahli historický míľnik. Prvýkrát sa im podarilo preniesť kvantový stav svetla cez bežne využívané internetové vlákna. Bez toho, aby museli budovať špeciálnu infraštruktúru, dokázali zabezpečiť kvantovú teleportáciu na vzdialenosť 30 kilometrov počas plnej prevádzky klasickej dátovej komunikácie
Kvantová teleportácia je prenos presného súboru pravdepodobnostných vlastností, ktoré daná častica má. Napríklad stav môže určovať jej spin, polarizáciu či superpozíciu hodnôt.
Napriek tomu, že prelomový experiment prebehol už koncom minulého roka, jeho výsledky a potenciál sa naplno ukazujú až teraz, keď prešli recenzným procesom a získali pozornosť odborníkov aj technologických médií.
Kvantová teleportácia vo svete reálneho internetu
Kvantová teleportácia sa stala realitou už v niekoľkých laboratórnych experimentoch. No až teraz vedci dokázali, že tento jav možno dosiahnuť aj v podmienkach reálnej, každodenne používanej internetovej siete. Tím vedený Premom Kumarom a Jordanom Thomasom z Northwestern University teleportoval kvantový stav fotónu cez 30 kilometrov optického vlákna, pričom sieť zároveň prenášala dáta rýchlosťou 400 gigabitov za sekundu.
Prečítaj si tiežRECENZIA: GPS a hovory pod 100 € – české hodinky ARMODD Silentwatch 7 Pro
Aj pri cene pod 100 eur ponúkajú smart hodinky ARMODD Silentwatch 7 Pro GPS prémiové funkcie ako kovové telo či AMOLED displej, ktoré sú typické pre vyššiu triedu. Ako obstáli v našej recenzii?...
V praxi to znamená, že kvantový internet nemusí čakať na vlastné optické vedenia, ten klasický mu stačí, ak sa správne nastaví vlnová dĺžka a upravia sa techniky filtrovania. Výskum zverejnený v odbornom časopise Optica ukazuje, že kvantová a klasická komunikácia môžu fungovať súčasne, bez toho aby sa navzájom rušili.
Ako funguje kvantová teleportácia
Hoci termín teleportácia evokuje sci-fi predstavy z vesmírnych seriálov, v kvantovej fyzike má iný význam. Nejde o premiestnenie objektu ako takého, ale o prenos jeho kvantového stavu z jedného miesta na druhé. Tento proces je založený na fenoméne kvantového prepletenia, pri ktorom sa dve častice – napríklad fotóny – správajú ako jeden systém, aj keď sú od seba oddelené.
Prečítaj si tiežČo je to kvantový entanglement či kvantové prepletenie?
Čo je to kvantové prepletenie? Kvantový entanglement, známy aj ako kvantové prepletenie, je jav v kvantovej fyzike, pri ktorom sa dve alebo viac častíc dostanú do stavu, kde je ich fyzikálny stav navzájom prepojený bez ohľadu na vzdialenosť medzi nimi. Zmena stavu jednej častice okamžite ovplyvní stav druhej, aj keď sa nachádzajú svetelné roky od […]...
Kľúčom je zničiť pôvodný stav na prvom mieste a v tom istom okamihu „pretlačiť“ rovnakú kvantovú informáciu na vzdialeného partnera. Aby však takýto prenos fungoval, musí byť veľmi precízne načasovaný a chránený pred okolitým šumom, ktorý by kvantový stav znehodnotil.
Kvantová informácia v klasickom dátovom chaose
Zabezpečiť prenos kvantového fotónu v prostredí, kde sa v tom istom vlákne šíria tisíce videohovorov, transakcií a dátových požiadaviek, je extrémne náročné. Vedci to dokázali pomocou úzkych spektrálnych filtrov, vhodného výberu vlnovej dĺžky (O‑band okolo 1290 nm) a presného časovania. Vďaka týmto technikám sa im podarilo ochrániť kvantový stav pred rozptýlením a dekohérenciou.
Prečítaj si tiežTicho, teplo, mikrovlny. Kvantová presnosť zlomila rekord
Fyzici z University of Oxford dosiahli prelomový svetový rekord v oblasti kvantových výpočtov. Kvantová logická operácia s chybovosťou len 0,000015 %, teda jedna chyba na 6,7 milióna operácií je zásadný prelom...
Dôležitou súčasťou experimentu bola aj implementácia Bellových meraní v stredovej časti optickej trasy. Tie slúžili na overenie, že kvantová informácia sa naozaj úspešne preniesla medzi dvoma vzdialenými uzlami.
Nejde o izolovaný pokus, ale nový štandard
Podobné pokusy sa v minulosti uskutočnili najmä v simulovaných podmienkach, kde klasická prevádzka internetu nebola prítomná. Niektoré tímy, napríklad v Číne, už v minulosti teleportovali kvantové stavy na desiatky kilometrov, no nie súbežne s reálnou dátovou prevádzkou.
Prečítaj si tiežVesmír ti posiela signál. Perseidy 2025 vidno teraz a voľným okom
Obloha sa každú noc premieňa na kozmické divadlo – meteorický roj Perseidy je späť a vo veľkom štýle...
Experiment z Northwestern University teda nie je len ďalším testom, ale dôkazom, že kvantová komunikácia sa dá integrovať do existujúcej infraštruktúry bez potreby výstavby paralelnej siete. To otvára cestu k praktickému nasadeniu kvantovej výmeny informácií v komerčných aj bezpečnostných aplikáciách.
Čo je to kvantový internet a na čo by nám bol?
Potenciál kvantového internetu spočíva nielen v extrémnej bezpečnosti komunikácie, ale aj v možnosti vytvárať prepojené kvantové počítače, distribuované senzory a nové formy výpočtovej kooperácie. Zatiaľ čo donedávna sa predpokladalo, že takýto internet si vyžiada úplne nové vedenia, najnovší výskum naznačuje, že to tak byť nemusí.
„Ak správne zvolíme vlnové dĺžky a použijeme vhodné filtre, kvantová a klasická komunikácia môžu koexistovať v tej istej infraštruktúre,“ povedal Prem Kumar.
Z pohľadu ekonómie aj technológie ide o kľúčový objav. Kvantový internet sa môže rozvíjať postupne, bez obrovskej finančnej investície do novej siete.
Prečítaj si tiežExkluzívny rozhovor s prof. Ballom: Možno vznikne hybrid medzi klasickým a kvantovým počítačom
Pojmy kvantový počítač alebo kvantové počítanie sú známe, ale málokto im rozumie. Rozprávali sme sa s profesorom Petrom Ballom z Ústavu jadrového a fyzikálneho inžinierstva STU v Bratislave, ktorý nám dal odpovede. Na konci článku nájdete bonus v podobe vysvetlenia pre desaťročného nadšenca....
Na rozdiel od dnešného internetu, ktorý prenáša dáta ako sekvencie núl a jednotiek, jeho kvantová verzia bude pracovať s kvantovými stavmi – tzv. qubitmi, ktoré môžu byť v superpozícii. To umožní:
- absolútne nezachytiteľnú šifrovanú komunikáciu (napr. pre vlády, nemocnice alebo banky),
- prepojenie kvantových počítačov do distribuovanej siete s výkonom, ktorý ďaleko presiahne možnosti klasického hardvéru,
- nové typy senzorov a meraní, ktoré budú vedieť detegovať extrémne slabé signály alebo zmeny na diaľku.
Kvantový internet teda nebude len rýchlejší, bude kvalitatívne iný: nielen ako potrubie pre dáta, ale ako presne kontrolovaná sieť fyzikálnych stavov, schopná prenášať informáciu, ktorú dnešný internet nedokáže vôbec spracovať.
