Rekordowe splątanie atomów na odległość. Kolejny krok w stronę kwantowego internetu

W temacie internetu kwantowego dzieje się ostatnio bardzo dużo, co daje nadzieję, że w nie tak odległej przyszłości naprawdę przesiądziemy się na nowy, bezpieczniejszy rodzaj sieci. Niedawno pisaliśmy o tym, że naukowcy skutecznie przeprowadzili teleportację kwantową pomiędzy odległymi, niesąsiadującymi węzłami w sieci kwantowej, a już docierają do nas informacje o rekordowym pod względem odległości splątaniu kwantowym dwóch atomów. Naukowcy z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium poinformowali o swoim nowym osiągnięciu, jakim jest splątanie kwantowe dwóch atomów oddalonych od siebie o 33 kilometry przewodu optycznego.

To rekord tego typu komunikacji, bo choć wcześniej udało się doprowadzić do splątania fotonów na dużo większych odległościach (udało się eksperymentalnie połączyć tak cząsteczki światła oddalone o 746 km), to w przypadku atomów, pełniących funkcję pamięci kwantowej, odległości z wykorzystaniem światłowodu nie były tak imponujące. Wszystko dlatego, że w warunkach rzeczywistych splątanie jest bardzo wymagające i najmniejsze nawet zakłócenia mogą je zerwać.

W swoich eksperymentach naukowcy Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium splątali dwa atomy rubidu znajdujące się w pułapkach optycznych w dwóch różnych budynkach swojego ośrodka akademickiego, połączonych za pomocą 700 m światłowodu, który następnie wydłużono do 33 kilometrów.

Każdy atom został wzbudzony impulsem laserowym, co skłoniło go do emisji fotonu splątanego kwantowo z atomem. Te zostały zaś wysyłane światłowodem do odbiornika umieszczonego w połowie drogi, gdzie doszło do ich splątania, a że każdy z nich był już splątany z własnym atomem, atomy również zostały ze sobą splątane.

Kluczem do sukcesu okazało się przekształcenie fotonów w fale o większej długości, dzięki czemu mogły przemieszczać się dalej - przy swojej naturalnej długości fali wynoszącej 780 nm zgubiłyby się po kilku kilometrach, więc przed rozpoczęciem podróży zespół przepuścił je przez urządzenie, które zmieniło długość fali na 1517 nm, czyli wartość zbliżoną do 1550 nm powszechnie stosowanych w telekomunikacji w światłowodowej.

Zdaniem zespołu to ważny krok na drodze do realizacji praktycznego internetu kwantowego, bo pokazuje, że ten może zostać zbudowany w oparciu o istniejącą infrastrukturę światłowodową, a najpewniej także połączony z innymi istniejącymi technologiami, np. satelitami, które już wcześniej udowodniły zdolność do przesyłania splątanych fotonów na tysiące kilometrów.