Η επιστημονική φαντασία ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα: Ερευνητές κατάφεραν να τηλεμεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες

Η επιστημονική φαντασία ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα: Ερευνητές κατάφεραν να τηλεμεταφέρουν κβαντικές πληροφορίες Facebook Twitter
0

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.

Το επίτευγμα κατέστη εφικτό χάρη στη βελτίωση της κβαντικής μνήμης και της ποιότητας των κβαντικών συνδέσμων ανάμεσα στους τρεις κόμβους του δικτύου. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας του Ντελφτ και του Οργανισμού Εφαρμοσμένης Επιστημονικής Έρευνας (ΤΝΟ) της Ολλανδίας, με επικεφαλής τον Ρόναλντ Χάνσον, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», διευκρίνισαν ότι η εκτεταμένη χρήση της τηλεμεταφοράς σε ένα κβαντικό δίκτυο θα απαιτήσει χρόνο, καθώς θα χρειαστούν αρκετές ακόμη τεχνικές πρόοδοι έως την τελική ανάπτυξη ενός μεγάλης κλίμακας κβαντικού διαδικτύου.

Το μελλοντικό κβαντικό διαδίκτυο θα βασίζεται στην ικανότητα του να στέλνει κβαντικές πληροφορίες (κβαντικά bits ή qubits) ανάμεσα στους κόμβους που το απαρτίζουν. Αυτό θα επιτρέψει διάφορες εφαρμογές όπως την απολύτως ασφαλή ανταλλαγή δεδομένων και εμπιστευτικών πληροφοριών, καθώς επίσης την ταυτόχρονη διασύνδεση αρκετών κβαντικών υπολογιστών και υψηλής ακριβείας κβαντικών αισθητήρων διαφόρων ειδών.

Οι κόμβοι ενός τέτοιου κβαντικού δικτύου αποτελούνται από μικρούς κβαντικούς επεξεργαστές. Η αποστολή κβαντικών πληροφοριών ανάμεσα σε αυτούς τους κόμβους-επεξεργαστές δεν είναι εύκολη υπόθεση. Η πιθανότητα να σταλούν κβαντικές πληροφορίες με τη χρήση σωματιδίων φωτός «σκοντάφτει» στις αναπόφευκτες απώλειες στα καλώδια των οπτικών ινών, ιδίως σε μεγάλες αποστάσεις, με συνέπεια τα σωματίδια αυτά να μην φθάνουν 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.

Πώς πέτυχαν την τηλεμεταφορά 

Για να επιτευχθεί όμως η «μαγική» 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 δειχθεί 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 συνίσταται 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 λαμβάνει χώρα η ίδια 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 ένα και δύο του πρωτοκόλλου τηλεμεταφοράς, έτσι ώστε πρώτα να δημιουργείται ή να λαμβάνεται το προς τηλεμεταφορά κβαντικό bit και μετά να γίνεται η προετοιμασία για την τηλεμεταφορά του.

Με πληροφορίες από ΑΠΕ

Τech & Science
0

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ

Οι «πυραμίδες της Πολωνίας»: Ανακαλύφθηκαν προϊστορικοί μεγαλιθικοί τάφοι 5.500 Ετών

Τech & Science / Οι «πυραμίδες της Πολωνίας»: Ανακαλύφθηκαν προϊστορικοί μεγαλιθικοί τάφοι 5.500 ετών

Αρχαιολόγοι στην Πολωνία έφεραν στο φως δύο εντυπωσιακά μεγαλιθικά ταφικά μνημεία ηλικίας άνω των 5.500 ετών - Οι «Πυραμίδες της Πολωνίας» αποκαλύπτουν μυστικά της Νεολιθικής Ευρώπης
LIFO NEWSROOM
Ανησυχία για το συγκρότημα που έφτιαξε η τεχνητή νοημοσύνη και σαρώνει στο Spotify

Τech & Science / Ανησυχία στη μουσική βιομηχανία για την μπάντα που έφτιαξε η τεχνητή νοημοσύνη και σαρώνει στο Spotify

Παρά τις αυξανόμενες πιέσεις για ρύθμιση, δεν υπάρχει ακόμη σαφές νομικό πλαίσιο που να υποχρεώνει τις πλατφόρμες να ενημερώνουν το κοινό για το αν η μουσική είναι δημιουργία AI
LIFO NEWSROOM
Μαύρες τρύπες: Οι επιστήμονες εντόπισαν τη μεγαλύτερη συγχώνευση που έγινε ποτέ

Τech & Science / Μαύρες τρύπες: Οι επιστήμονες εντόπισαν τη μεγαλύτερη συγχώνευση που έγινε ποτέ

Οι δύο μαύρες τρύπες, η καθεμία με μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, άρχισαν να περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη πριν από πολύ καιρό και τελικά συγκρούστηκαν, σχηματίζοντας μια ακόμη μεγαλύτερη μαύρη τρύπα
LIFO NEWSROOM
Αρχαίες πρωτεΐνες 29 εκατομμυρίων ετών αλλάζουν όσα ξέραμε για την εξέλιξη των ειδών

Τech & Science / Αρχαίες πρωτεΐνες 29 εκατομμυρίων ετών αλλάζουν όσα ξέραμε για την εξέλιξη των ειδών

Επιστήμονες ανέκτησαν πρωτεΐνες ηλικίας έως 29 εκατομμυρίων ετών από σμάλτο δοντιών απολιθωμάτων - Νέες ανακαλύψεις φωτίζουν τη διατροφή, το περιβάλλον και την εξέλιξη εξαφανισμένων ειδών
LIFO NEWSROOM
Επαναστατική ανακάλυψη: Εντερικά μικρόβια απομακρύνουν «παντοτινά χημικά» από το σώμα

Τech & Science / Επαναστατική ανακάλυψη: Εντερικά μικρόβια απομακρύνουν «παντοτινά χημικά» από το σώμα

Νέα έρευνα του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ δείχνει ότι συγκεκριμένα εντερικά μικρόβια απορροφούν επικίνδυνες χημικές ουσίες Pfas και τις αποβάλλουν μέσω των κοπράνων - Έρχεται νέο προβιοτικό συμπλήρωμα
LIFO NEWSROOM
Επιστήμονες εντόπισαν κομήτη που ένδεχεται να είναι παλαιότερος από τον Ήλιο

Τech & Science / Επιστήμονες εντόπισαν κομήτη που ενδέχεται να είναι παλαιότερος από τον Ήλιο

«Υπάρχει περίπου 66% πιθανότητα αυτός ο κομήτης να είναι παλαιότερος από το ηλιακό μας σύστημα και να περιπλανιέται στο διαστρικό διάστημα από τότε», σημείωσε ένας από τους επιστήμονες που συμμετείχαν στην ανακάλυψη
LIFO NEWSROOM