Komunikacja kwantowa. Naukowcy wykonali duży krok

Zespół naukowców z University of Waterloo w Kanadzie osiągnął znaczący postęp w dziedzinie komunikacji kwantowej. Ich badania skupiały się na tworzeniu par doskonale splątanych fotonów, co udało im się osiągnąć z niezwykłą skutecznością.

Fotony, które są kwantowo splątane, mają unikalną właściwość - gdy zmierzy się polaryzację jednego z nich, drugi zawsze wykazuje polaryzację w przeciwnym kierunku. W praktyce oznacza to, że są one ze sobą połączone, niezależnie od dystansu, który je dzieli. Ten fenomen kwantowego splątania był tematem badań, które zdobyły Nagrodę Nobla w 2022 roku.

W swoich badaniach, naukowcy z University of Waterloo wykorzystali kropki kwantowe - technologię, która zdobyła Nagrodę Nobla rok później, w 2023 roku.

Profesor Michael Reimer, autor publikacji na ten temat, która ukazała się w piśmie "Communications Physics", wyjaśnia, że "połączenie wysokiej jakości splątania z dużą wydajnością jest niezbędne dla tak ekscytujących zastosowań, jak kwantowa dystrybucja klucza czy kwantowe powielacze, które mogą zwiększyć odległość działania bezpiecznej komunikacji kwantowej aż do globalnej skali albo pozwolą na łączenie odległych komputerów kwantowych".

W przeszłości, eksperymenty skupiały się na osiągnięciu albo niemal idealnego splątania, albo wysokiej wydajności systemu. Teraz, dzięki wykorzystaniu kropek kwantowych, naukowcom udało się osiągnąć oba te cele.

Badacze zastosowali wiele kropek kwantowych w nanoprzewodzie, co pozwoliło im na stworzenie źródła doskonale splątanych fotonów, które jest aż 65 razy wydajniejsze od wcześniejszych rozwiązań.

System ten generuje splątane fotony, gdy jest oświetlany laserem. Naukowcy nie zatrzymali się jednak na samym jego stworzeniu. Zademonstrowali już, że można go wykorzystać do realizacji tzw. kwantowej dystrybucji klucza, która jest podstawową procedurą bezpiecznej komunikacji kwantowej.