Opakovače: sestrojen další prvek pro infrastrukturu kvantového Internetu

Lze signál zesílit bez toho, aby se „přečetl“? V klasických sítích i jiných elektronických systémech se vyskytují opakovače (repeater), aktivní síťové prvky, které přijímají zeslabený nebo jinak zkreslený (zašuměný apod.) signál a provádějí jeho opravu a zesílení.
Podobný prvek vyžaduje infrastruktura kvantového Internetu, hodil by se dokonce i pro jeho nejjednodušší podobu (kvantová kryptografie). Narážíme zde ale na zásadní problém: v kvantovém Internetu (i v kryptografii) se totiž využívá právě toho, že čtení signálu nevratně naruší příslušný stav, a příjemce tak pozná, že přicházející informace mohla být odposlechnuta nebo se s ní jinak manipulovalo.
Pokud má informace podobu fotonů, ať už v optickém vláknu nebo ve vzduchu, signál se ale přirozeně zeslabuje. Kvantový opakovač by měl dokázat zdánlivě nemožné: signál znovu zesílit, aniž by jej ovšem „přečetl“ a tím zničil. Jednou funkčností opakovače v kvantové síti musí být i schopnost vytvářet provázané (zapletené, entanglement) stavy.
Prototyp takového zařízení nyní převedli vědci z Harvardu a MITu. Autoři výzkumu tvrdí, že jejich kvantový opakovač je prostě malý, specializovaný kvantový počítač (podobně jako jsou specializované počítače síťové prvky v klasických sítích). Musí být schopen zachytit jednotlivé bity (fotony), informaci opravit (zesílit) a neporušenou uchovávat dostatečně dlouhou dobu, než ji pošle dál. Demonstrované zařízení má podobu diamantu, v jehož atomové struktuře jsou vytvořeny malé defekty. V dutinách takového diamantu pak dochází k interakcím jednotlivých fotonů (původní tisková zpráva mluví o „interakci s barevnými centry“, tj. místy, která dokáží absorbovat a vyzařovat světlo). Zařízení pracuje při teplotě blízké absolutní nule a informace do něj vstupuje klasickým optickým kabelem. Prototyp příslušné „ledničky“ má zhruba velikost člověka. Systém dokáže informaci uchovávat po dobu milisekund, což je dostatečná doba. Zpracování a ukládání informací v příslušných „barevných centrech“ se řídí pomocí elektrod umístěných kolem diamantové dutiny zvenku, diamant je integrován s běžnými prvky na bázi křemíku.
Všechny funkce zařízení, tedy efektivní zachycení informace z fotonů, její zpracování i dlouhodobé uložení, sice už byly nějak realizovatelné, nikoliv ale na jediném integrovaném zařízení. Autoři výzkumu publikovaného v Nature chtějí začít testovat svou kvantovou paměť v reálných optických sítích.

Experimental demonstration of memory enhanced quantum communication, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2103-5, https://nature.com/articles/s41586-020-2103-5
Zdroj: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences/Phys.org

Poznámka: Pro laika bohužel opět platí, že samotná podstata („jak se vlastně signál zesiluje, aniž by se zničil“, tj. jak se vytvoří nové fotony jako náhrada těch ztracených cestou) zůstává skryta.

Kudy přesně kráčel COVID-19?

(Skoro) jediná italská cesta? Nová studie kombinuje genetické analýzy koronaviru a počítačově simulované epidemie. Vyplývá …

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close