Dezvoltarea internetului cuantic securizat este cu un pas mai aproape de realitate datorită unor memorii cuantice realizate dintr-un cristal. Acestea ar putea reprezenta o componentă crucială a unui dispozitiv capabil să transmită fotoni legați cuantic pe distanțe de până la 5 kilometri. În mod crucial, memoriile sunt complet compatibile cu rețelele de comunicații existente, făcându-le potrivite pentru utilizarea în scenarii reale.
Cercetătorii încearcă de mult timp crearea unei versiuni cuantice a internetului, care ar permite computerelor cuantice să comunice pe distanțe mari prin schimbul de particule de lumină, denumite fotoni, interconectate cuantic, permițându-le astfel să transmită stări cuantice.
Problema este că fotonii se pierd atunci când aceștia sunt transmiși prin cabluri cu fibră optică de lungimi mai mari. În cazul fotonilor normali, aceasta nu este o problemă, deoarece echipamentele de rețea îi pot măsura și retransmite pur și simplu după o anumită distanță, acesta fiind modul în care funcționează conexiunile normale de date cu fibră optică. Totuși, în cazul fotonilor interconectați, orice încercare de a-i măsura sau amplifica produce o schimbare a stării acestora.
Soluția la această problemă este o procedură, denumită teleportare cuantică. Aceasta implică măsurarea simultană a stării fotonilor din perechea interconectată.
„Fotonii nu sunt folosiți pentru a trimite informațiile, ci pentru a împărtăși interconectarea. Cu ajutorul acestei proprietăți putem teleporta informațiile cuantice dorite din punctul A în punctul B”, a declarat Myungshik Kim din cadrul Colegiului Imperial din Londra.
Totuși, această soluție creează o altă problemă. Toate perechile de fotoni interconectați trebuie să fie activați în același timp pentru a forma un lanț, care devine mai dificil de menținut pe distanțe mai mari. Pentru a rezolva acest lucru, este nevoie de un modul de memorie cuantică.
„Ideea din spatele procesului este următoarea: inițial se stabilește o singură legătură; atunci când această legătură este stabilită cu succes, apoi se așteaptă ca și următoarea legătură să fie gata. Atunci când și celelalte legături sunt pregătite, acestea pot fi combinate. Acest lucru va extinde interconectarea pe distanțe din ce în ce mai mari”, a declarat Hugues de Riedmatten din cadrul Institutului de Științe Fotonice din Castelldefels, Spania.
De Reidmatten și echipa sa au folosit cristale de ortosilicat de ytriu pentru a stoca perechi de fotoni interconectați timp de 25 de microsecunde în două memorii cuantice separate. Aceștia au efectuat experimentul între două laboratoare, conectate cu un cablu de fibră optică cu o lungime de 50 metri. Totuși, teoretic această perioadă de timp de stocare ar permite dispozitivelor să comunice pe distanțe de până la 5 kilometri.
În mod crucial, cercetătorii au reușit să stocheze și să recupereze fotoni în ordinea în care au fost trimiși și să îi transmită folosind diferite frecvențe și cabluri de fibră optică deja utilizate în rețelele de date, demonstrând faptul că abordarea ar trebui să funcționeze și în afara laboratorului. În prezent, cercetătorii speră să mărească distanța dintre cele două memorii prin creșterea timpului maxim de stocare și să dezvolte un repetor cuantic funcțional.