Oamenii de știință au transmis pentru prima dată cu succes date cuantice și date convenționale printr-o singură fibră optică.
Cercetarea demonstrează că datele cuantice sub formă de fotoni încurcați și datele convenționale de internet trimise ca impulsuri laser pot coexista în același cablu de fibră optică.
Cele mai multe cercetări în construirea unui internet cuantic s-a concentrat pe necesitatea unei infrastructuri separate sau a unor canale dedicate pentru datele cuantice pentru a evita interferența din partea datelor „clasice”. Dar această nouă rețea „hibridă” ar putea deschide calea pentru o implementare mai eficientă a comunicațiilor cuantice, permițând ca datele cuantice și convenționale să partajeze aceeași infrastructură. Cercetătorii și-au dezvăluit concluziile într-un studiu publicat pe 26 iulie în jurnal Progresele științei.
Cablurile de fibră optică sunt compuse din fire subțiri de sticlă sau fibre de plastic care transportă date sub formă de impulsuri de lumină infraroșie. Aceste fibre transmit date prin diferite canale de culoare, fiecare corespunzând unei anumite lungimi de undă a luminii.
Cercetători au arătat anterior că datele cuantice pot fi transmise printr-un cablu standard de fibră optică, dar acest nou experiment marchează prima dată când atât datele cuantice, cât și cele convenționale au fost transmise împreună pe același canal de culoare.
Crearea de rețele hibride este o provocare, deoarece datele cuantice sunt adesea transmise prin cabluri de fibră optică fotoni încâlciți.
Încurcarea apare atunci când doi qubiți — cele mai elementare unități de informații cuantice — sunt legate astfel încât informațiile sunt partajate între ele, indiferent de relația lor în timp sau spațiu. Dar încurcarea este o stare extrem de delicată, care poate fi ușor perturbată de perturbațiile mediului, cum ar fi zgomotul sau interferența de la alte semnale. Aceasta include orice date care partajează aceeași lungime de undă pe un canal de fibră optică. Acest lucru este cunoscut sub numele de „decoerență”, iar ruperea acestei conexiuni face ca qubiții să-și piardă starea cuantică, ceea ce duce la pierderea datelor.
„Pentru a face internetul cuantic o realitate, trebuie să transmitem fotoni încâlciți prin rețele de fibră optică”, coautor al studiului Michael Kuesșeful Institutului de Fotonică de la Universitatea Leibniz din Hanovra, a declarat într-un declaraţie. „De asemenea, dorim să continuăm să folosim fibre optice pentru transmisia convențională de date”.
Pentru a evita aceste provocări, oamenii de știință au folosit o tehnică numită modulare de fază electro-optică pentru a ajusta cu precizie frecvența impulsurilor laser, astfel încât acestea să se potrivească cu culoarea fotonilor încurși. Acest lucru a permis ambelor tipuri de date să fie transmise pe același canal de culoare, fără a perturba informațiile cuantice deținute de fotonii încâlciți.
Abilitatea de a transmite date cuantice și convenționale pe același canal eliberează alte canale de culoare din cablul de fibră optică pentru mai multe date, au spus oamenii de știință. Aceasta va fi cheia pentru a face multe aplicații ale calculul cuanticcum ar fi comunicațiile ultrasecurizate și quantum criptografiemai practic și mai scalabil.
„Cercetarea noastră este un pas important pentru a combina internetul convențional cu internetul cuantic”, a spus Kues. „Experimentul nostru arată cum implementarea practică a rețelelor hibride poate reuși.”