Kvantové počítače patří mezi nejslibnější technologie budoucnosti. Dokonce se o nich říká, že jsou schopny skutečných zázraků. Mohou představovat východisko z technologické slepé uličky, v níž poněkud uvízly klasické počítače založené na křemíkových čipech.
Inženýrům z americké Northwestern University se podařilo poprvé demonstrovat kvantovou teleportaci prostřednictvím optických kabelů, které se již standardně používají pro internetový provoz.
Vědci použili konvenční technologie k teleportaci informací téměř v reálném čase a na libovolnou vzdálenost. Jejich studie ukazuje, že kvantová komunikace je možná i přes stávající sítě.
Prem Kumar, který experiment vedl, vysvětluje: "Pečlivě jsme studovali, jak se světlo rozptyluje, a umístili jsme naše fotony na příznivé místo, kde je tento mechanismus rozptylu minimální. Zjistili jsme, že můžeme provádět kvantovou komunikaci bez rušení existujícími klasickými kanály."
Mohlo by vás zajímat
Co to vlastně je kvantový internet
Nový typ sítě (kvantový internet) propojí kvantové počítače a umožní přenos dat zakódovaných v kvantových stavech. A i když nenahradí současný „klasický“ internet, doplní ho o pokročilé funkce, jako je kvantová kryptografie nebo kvantové cloudové výpočty.
Kvantový internet využívá dvou základních pravidel, která jsou běžná pro částicový svět – superpozici a propletení.
Superpozice: klasické počítače pracují s informacemi zakódovanými v bitech – ty mohou nabývat buď hodnoty 0, nebo 1. Kvantové počítače místo toho využívají qubity – kvantové bity, které mohou být současně ve více stavech díky jevu superpozice. Qubit může být tedy kombinací stavů 0 i 1 současně. Tato vlastnost umožňuje kvantovým počítačům zpracovávat informace zcela jiným způsobem než jejich konvenční protějšky, a proto mohou řešit určité typy operací, které by i těm nejvýkonnějším superpočítačům zabraly desítky let.
Propletení (entanglement): dva qubity jsou vzájemně provázány tak, že změna stavu jednoho okamžitě ovlivní stav druhého, bez ohledu na vzdálenost mezi nimi. Tento princip je klíčový pro efektivní fungování kvantového internetu, protože umožní přenos informací mezi vzdálenými kvantovými počítači s nevídanou rychlostí a bezpečností.
Dva qubity jsou propojené tak, že jakmile změříte jeden, okamžitě ovlivníte stav druhého, a to bez ohledu na vzdálenost. Přitom mezi nimi zdánlivě „neexistuje“ žádné viditelné spojení – jde o čistě kvantový jev.
Důležité poznatky by mohly přispět k vývoji kvantového internetu
Zdroj: Freepik
Kvantová teleportace je založena právě na kvantovém propletení, kdy jsou dva fotony propojeny bez ohledu na jejich vzdálenost. Kumar a jeho tým našli vlnovou délku, na které dochází k menší interferenci, a použili speciální filtry, aby minimalizovali šum způsobený běžným internetovým provozem. Experiment se uskutečnil na více než 30kilometrovém úseku optického kabelu. I přes silný internetový provoz zůstala kvalita kvantové informace vysoká.
Prem Kumar plánuje rozšířit experimenty na větší vzdálenosti a použít dva páry propletených fotonů. Jeho tým se také snaží provádět experimenty s použitím skutečných podzemních optických kabelů. Tyto výsledky by mohly poskytnout základ pro vývoj kvantového internetu nebo přispět k vývoji kvantových komunikačních metod.
Mohlo by vás zajímat
Kvantový čip od Googlu
Na kvantové technologii pracují i ty největší firmy. Google nedávno představila svůj nový kvantový výpočetní čip nazvaný Willow. Čip slibuje, že složité výpočty zvládne za zlomek času, který by potřebovaly běžné počítače. Tento vývoj by mohl mít dalekosáhlé důsledky pro různá odvětví.
Čip Willow využívá qubity a tím umožňuje zpracovávat obrovské množství dat současně. Tato technologie by mohla umožnit významný pokrok v oblastech, jako je umělá inteligence, věda o materiálech a lékařský výzkum. Díky své schopnosti provádět paralelní výpočty a rozpoznávat složité vzorce ve velkém množství dat otevírá Willow nové možnosti pro fyzikální poznatky a další přírodní vědy. Čip by mohl pomoci objevit nové materiály, lépe porozumět složitým chemickým procesům, a dokonce urychlit objevování nových léků.
Zdroj: arxiv.org, Wikipedie, Nordic Telecom
video
