Prima reţea cuantică din istorie: doi atomi şi un foton

Reţeaua este formată din două noduri, fiecare capabil să trimită, să primească şi să stocheze informaţii prin comunicarea realizată de un singur foton care călătoreşte de-a lungul unui cablu de fibră optică, de 60 de metri.

„Această abordare a reţelelor cuantice este deosebit de promiţătoare deoarece oferă o perspectivă clară asupra posibilităţilor de a modifica dimensiunile reţelelor”, susţine profesorul Gerhard Rempe, director al Institutului de Optică Cuantică Max Planck.

În cazul prototipului, atomi izolaţi de rubidiu sunt „închişi” în cavităţi optice alcătuite din două oglinzi puternic reflectorizante, plasate foarte aproape una de cealaltă. Un foton care intră în cavitate se reflectă între cele două oglinzi de câteva mii de ori, intensificând astfel interacţiunea dintre atom şi foton.

Mai întâi, folosind fascicule laser, echipa a plasat un atom cvasi-permanent în cavitate. Apoi, s-a realizat emisia controlată a fotonilor din atom, transferându-se informaţii codificate de la un foton la un altul. Astfel, s-a demonstrat că stările cuantice pot fi transferate mult mai bine decât în cazul oricărei reţele clasice.

De asemenea, savanţii au reuşit să realizeze ceea ce se numeşte în fizică entanglement cuantic (sau entanglare cuantică), un fenomen în care stările cuantice ale mai multor obiecte sau particule elementare diferite sunt „cuplate” între ele, putându-se produce astfel „acţiuni la distanţă”, particulele elementare entanglate funcţionând coordonat.

Cercetătorii au reuşit să determine entanglarea celor două noduri de reţea, astfel încât stările lor să fie corelate. Polarizarea fotonului emisă de atomul A este în strânsă legătură cu starea cuantică a acestuia şi, odată ce fotonul este absorbit, informaţia cuantică va fi transferată la atomul B.

„Am izbutit să formăm primul prototip al unei reţele cuantice. Am realizat schimbul reversibil de informaţii cuantice dintre noduri. Mai mult decât atât, putem genera entanglarea de la distanţă a celor două noduri şi să o menţinem pentru aproape 100 de microsecunde, în condiţiile în care generarea entanglării durează doar o microsecundă. Entanglarea celor două sisteme separate de distanţe mari este un fenomen fascinant, care ar putea servi ca resursă pentru teleportarea informaţiei cuantice. Într-o bună zi acest sistem ar putea chiar să permită crearea unui internet cuantic”, a încheiat Ritter.

Sursa: TG Daily