O echipă internațională de cercetători, inclusiv oameni de știință de la Universitatea Paderborn, a atins o piatră de hotar semnificativă pe drumul către un internet cuantic. Pentru prima dată, au reușit să teleporteze starea de polarizare a unui singur foton de la un punct cuantic la altul, separat fizic. În termeni profani, au făcut ca proprietățile unui foton să sară la altul prin teleportare cuantică, ceea ce sună a ceva din Star Trek, dar este de fapt doar fizica făcând paradă.
Experimentul a folosit o legătură optică în spațiu liber de 270 de metri pentru a conecta sistemele, iar rezultatele au fost publicate în jurnalul Nature Communications. Doctoranzii și cercetătorii postdoctorali de la Paderborn au petrecut aproximativ zece ani în măsurători optice, analiză de date și evaluare, colaborând strâns cu echipa profesorului Rinaldo Trotta de la Universitatea Sapienza din Roma.
„Experimentul demonstrează impresionant că sursele de lumină cuantică bazate pe puncte cuantice semiconductoare ar putea servi drept tehnologie cheie pentru viitoarele rețele de comunicații cuantice”, a explicat profesorul Klaus Jöns, șeful grupului de cercetare „Dispozitive cuantice fotonice hibride” de la Paderborn. „Teleportarea cuantică reușită între doi emițători cuantici independenți reprezintă un pas vital către relee cuantice scalabile și, astfel, implementarea practică a unui internet cuantic.”
Descoperirea s-a bazat pe contribuții de la mai multe centre de cercetare europene. Punctele cuantice au fost proiectate la Universitatea Johannes Kepler din Linz, nanofabricația rezonatoarelor a fost realizată la Universitatea din Würzburg, iar experimentele de teleportare au avut loc la Universitatea Sapienza din Roma, unde oamenii de știință au conectat două clădiri folosind acea legătură optică în spațiu liber de 270 de metri. Sistemul a folosit sincronizare asistată de GPS, detectoare de fotoni unici ultra-rapide și metode de stabilizare pentru a contracara turbulența atmosferică. Fidelitatea stării de teleportare atinsă a ajuns până la 82 ± 1%, depășind limita clasică cu mai mult de 10 abateri standard – ceea ce este modul științei de a spune „suntem destul de siguri că a funcționat”.
Această realizare deschide ușa către „schimbul de încurcătură” între două puncte cuantice, ceea ce ar crea primul releu cuantic folosind două surse deterministe de perechi de fotoni încâlciți. Sursele deterministe pot produce fiabil fotoni unici aproape la cerere, deși dezvoltarea lor a fost o provocare majoră – pentru că, bineînțeles, nimic în mecanica cuantică nu este vreodată ușor.
Coincidență sau nu, o altă echipă de cercetare de la Stuttgart și Saarbrücken a raportat o realizare similară folosind conversia de frecvență aproape în același timp. Împreună, aceste rezultate marchează o piatră de hotar importantă pentru cercetarea cuantică în Europa și aduc viziunea unui internet cuantic funcțional mai aproape de realitate – presupunând că realitatea nu se încurcă prea tare cu ea însăși.