Egy úttörő kísérletet hajtottak végre az Egyesült Államokban, amely a digitális kommunikáció új korszakát nyithatja meg. Első alkalommal vált lehetővé kvantumadatok továbbítása kereskedelmi optikai kábeleken, ugyanazon internetprotokoll (IP) használatával, amelyet a globális hálózat összes felhasználója ismer. A Pennsylvaniai Egyetem mérnökei a Verizon üzemeltetőjével együttműködve bebizonyították, hogy a kvantumtechnológia képes együttműködni a meglévő infrastruktúrával, és ugyanazokat a szabványokat használhatja, mint a klasszikus internet. Ennek a sikernek kulcsfontosságú eleme a kutatók által kifejlesztett miniatűr chip, a Q-Chip volt. Ez a chip teszi lehetővé a klasszikus és a kvantumjelek egyidejű továbbítását és koordinálását. Lehetővé tette a rendkívül érzékeny kvantuminformációk kombinálását az optikai szálakon továbbított tipikus adatokkal anélkül, hogy teljesen új infrastruktúrára lenne szükség.
A kvantumjelek a részecskék közötti összefonódás jelenségén alapulnak, amelyek olyan erősen összekapcsolódnak, hogy az egyik változása azonnal hatással van a másikra, a távolságtól függetlenül. Ez a tulajdonság a jövőben lehetővé teheti a kvantumszámítógépek összekapcsolását és elképzelhetetlen számítási teljesítményű hálózatok létrehozását. A probléma az, hogy a kvantumrészecskék nagyon múlandóak, és pusztán a mérésük információvesztéshez vezet. Ezért egy működő kvantumhálózat létrehozása eddig nagyon nehéznek bizonyult. A megoldás az volt, hogy egy klasszikus jelet egyfajta „vezetőként” használtak. A Pennsylvaniai Egyetem csapata által kifejlesztett rendszerben a klasszikus fényjel közvetlenül a kvantumjel előtt kerül átvitelre. Biztonságosan kiolvasható és felhasználható útvonaltervezésre és adatkorrekcióra a kvantumállapot megzavarása nélkül. Olyan ez, mintha egy vonat elöl egy mozdonynal, hátul pedig zárt kocsikkal haladna, a mozdonyvezető ismeri az útvonalat és interferenciát tapasztal, de a kocsik tartalma változatlan marad. Az egész rendszer a jól ismert IP internetprotokollon működik, ami azt jelenti, hogy a kvantumadatok szabványos csomagok formájában továbbíthatók, amelyek megegyeznek a hálózaton naponta áthaladó csomagokkal. Ez hatalmas előny, mivel nem kell a nulláról felépíteni az internetet, elég az új eszközöket a meglévő optikai kábelekhez csatlakoztatni. A Q-Chip az interferenciával is megbirkózik, ami a valós körülmények között elkerülhetetlen. A steril laboratóriummal ellentétben a kereskedelmi optikai hálózatok hőmérséklet-változásoknak, a környezetből származó rezgéseknek, vagy akár a szállítás és az építési munkák által okozott rezgéseknek vannak kitéve. A chip képes érzékelni ezen zavarok hatását a klasszikus jelre, és ennek alapján megfelelő módosításokat végezni a kvantumjellel anélkül, hogy közvetlenül mérni kellene, ami megsemmisítené az adatokat.
A Verizon campusán végzett tesztelés során a rendszer körülbelül egy kilométeres távolságon működött, és több mint 97 százalékos átviteli pontosságot ért el, ami megerősíti az elemekkel szembeni ellenálló képességét. Fontos megjegyezni, hogy a chip szilíciumból készült, és olyan technológiával készült, amely lehetővé teszi a tömeggyártását, hasonlóan a hagyományos processzorokhoz. Egyelőre a hálózat nagyon egyszerű volt, és csak két épületet és egy szervert tartalmazott, de a bővítése nem igényli új infrastruktúra létrehozását. Csupán több chipet kell legyártani, és azokat a meglévő optikai kábelekhez csatlakoztatni. Ez valódi lehetőséget nyit a technológia gyors skálázására, legalábbis városi szinten. Természetesen továbbra is vannak jelentős akadályok. A legnagyobb akadály a kvantumjelek tönkretétele nélküli erősítésének képtelensége. A hagyományos internetben a jelerősítők kulcsfontosságúak a nagy távolságú adatátvitelhez. A jelenlegi rendszerek, amelyeket például az úgynevezett kvantumkriptográfiában használnak, már lehetővé teszik speciális „kvantumkulcsok” továbbítását, de nem képesek a tényleges kvantumszámítógépeket egyetlen hálózatba kapcsolni. Mindazonáltal a pennsylvaniai kísérlet jelentős előrelépés. Első alkalommal sikerült kimutatni, hogy a kvantumadatok továbbíthatók a mai internetet szabályozó protokollok segítségével, és ezt a jelenleg működő optikai kábeleken keresztül lehet tenni. Ha a fejlesztések ebbe az irányba mozdulnak el, ez a technológia forradalmasíthatja a kommunikáció és az információk feldolgozásának módját.
Tovább a cikkre: ostelsat.hu
