Ερευνητές στην Ολλανδία κατάφεραν να τηλεμεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες σε ένα απλό δίκτυο τριών κόμβων, μια «πρωτιά» που συνιστά σημαντικό βήμα προόδου για ένα μελλοντικό κβαντικό Ίντερνετ.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Ντελφτ και του Οργανισμού Εφαρμοσμένης Επιστημονικής Έρευνας (ΤΝΟ), έγραψαν στη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature» πως η εκτεταμένη χρήση της τηλεμεταφοράς σε ένα κβαντικό δίκτυο θα απαιτήσει χρόνο, καθώς θα χρειαστούν αρκετές ακόμη τεχνικές πρόοδοι.
Στο μέλλον, το κβαντικό διαδίκτυο θα βασίζεται στην αποστολή κβαντικών πληροφοριών - των qubits - μεταξύ των κόμβων που το απαρτίζουν. Αυτό θα επιτρέψει την απολύτως ασφαλή ανταλλαγή δεδομένων και εμπιστευτικών πληροφοριών και την ταυτόχρονη διασύνδεση αρκετών κβαντικών υπολογιστών.
Οι κόμβοι ενός τέτοιου κβαντικού δικτύου αποτελούνται από μικρούς κβαντικούς επεξεργαστές, ωστόσο η αποστολή κβαντικών πληροφοριών ανάμεσα σε αυτούς τους κόμβους-επεξεργαστές δεν θα είναι εύκολη υπόθεση: η πιθανότητα να σταλούν κβαντικές πληροφορίες με φωτόνια «σκοντάφτει» στις αναπόφευκτες απώλειες στα καλώδια των οπτικών ινών, ιδίως σε μεγάλες αποστάσεις, με συνέπεια τα σωματίδια αυτά να μην φτάνουν όλα στον προορισμό τους. Η απώλεια ενός σωματιδίου φωτός σημαίνει ότι θα χαθούν για πάντα πολύτιμες κβαντικές πληροφορίες.
Μια καλύτερη αλλά πιο «εξωτική» λύση είναι η τηλεμεταφορά κβαντικών πληροφοριών, που έχει ομοιότητες με την τηλεμεταφορά στην επιστημονική φαντασία: το κβαντικό bit εξαφανίζεται στην πλευρά του αποστολέα και εμφανίζεται «ως δια μαγείας» στην πλευρά του παραλήπτη. Καθώς η κβαντική πληροφορία δεν χρειάζεται να ταξιδέψει στον ενδιάμεσο χώρο, δεν υπάρχει περίπτωση να χαθεί, πράγμα που καθιστά την κβαντική τηλεμεταφορά κρίσιμη τεχνολογία για τη δημιουργία ενός κβαντικού Ίντερνετ.
Για να επιτευχθεί όμως η τηλεμεταφορά, υπάρχουν τρεις προϋποθέσεις: ένας σύνδεσμος κβαντικής διεμπλοκής ανάμεσα στον πομπό και στον δέκτη, μια αξιόπιστη μέθοδος για το «διάβασμα» των κβαντικών επεξεργαστών και η ικανότητα προσωρινής αποθήκευσης κβαντικών bits.
Έως σήμερα είχε αποδειχθεί ότι είναι δυνατή η τηλεμεταφορά κβαντικής πληροφορίας ανάμεσα σε δύο γειτονικούς κόμβους. Τώρα, για πρώτη φορά, επιτεύχθηκε τέτοια τηλεμεταφορά ανάμεσα σε μη γειτονικούς κόμβους, με άλλα λόγια μέσα σε ένα δίκτυο. Τα κβαντικά bits ταξίδεψαν από τον κόμβο «Τσάρλι» στον κόμβο «Αλίκη», με τη βοήθεια του ενδιάμεσου κόμβου «Μπομπ».
Η τηλεμεταφορά γίνεται σε τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο πρέπει να δημιουργηθεί μια κατάσταση κβαντικής διεμπλοκής ανάμεσα στον «Τσάρλι» και στην «Αλίκη». Οι δύο αυτοί κόμβοι δεν έχουν άμεση φυσική σύνδεση μεταξύ τους, αλλά συνδέονται και οι δύο μέσω οπτικής ίνας με τον «Μπομπ». Η «Αλίκη» δημιουργεί κβαντική διεμπλοκή με τον «Μπομπ», ο οποίος ως ενδιάμεσος αποθηκεύει προσωρινά την κατάσταση αυτή. Στη συνέχεια, ο «Μπομπ» δημιουργεί ανάλογη κατάσταση κβαντικής διεμπλοκής με τον «Τσάρλι», στον οποίο ο πρώτος στέλνει τις κβαντικές πληροφορίες της «Αλίκης». Τελικά, η «Αλίκη» και ο «Τσάρλι» βρίσκονται σε κβαντική διεμπλοκή χάρη στη μεσολάβηση του «Μπομπ» και άρα καθίσταται δυνατή η τηλεμεταφορά κβαντικών δεδομένων.
Στο δεύτερο στάδιο της διαδικασίας δημιουργείται το «μήνυμα» (κβαντικό bit) που θα τηλεμεταφερθεί, ενώ στο τρίτο βήμα γίνεται η τηλεμεταφορά. Αυτή καθιστά εφικτό κάτι αδιανόητο στον κόσμο που βιώνουμε ως πραγματικότητα, αλλά που είναι δυνατό στον κβαντικό κόσμο: η πληροφορία εξαφανίζεται στη μεριά του «Τσάρλι» και αμέσως εμφανίζεται στην «Αλίκη». Το κβαντικό bit έχει επίσης κρυπτογραφηθεί κατά τη μεταφορά του.
Το επόμενο στάδιο ερευνών θα εστιάσει στην αντιστροφή των βημάτων της τηλεμεταφοράς, έτσι ώστε πρώτα να δημιουργείται ή να λαμβάνεται το προς τηλεμεταφορά κβαντικό bit και μετά να γίνεται η προετοιμασία για την τηλεμεταφορά του.
