Stan splątany dwóch atomów oddalonych od siebie o 33 kilometry. Oto zapowiedź ultraszybkiego internetu kwantowego

Niemieccy badacze wykazali stan splątany dwóch atomów rubidu oddalonych od siebie w światłowodzie o 33 kilometry. Jest to rekordowa wartość w tego typu eksperymencie, która przybliża nas o krok do powstania ultraszybkiego i bezpiecznego internetu kwantowego.

Stan splątany, zwany również splątaniem kwantowym, jest stanem powstającym w efekcie wzajemnego oddziaływania pomiędzy dwoma cząstkami (np. fotonami lub elektronami) w taki sposób, że tę parę cząstek oraz ich pozycję, spin, ruch czy polaryzację można przedstawić za pomocą pojedynczego, nierozerwalnego opisu kwantowego.

Czytaj też: Ogromne balony na gorące powietrze nową bronią USA. Będą powietrznym straszakiem dla Chin i Rosji

W splątaniu kwantowym cząstki są tak nierozerwalnie połączone, że zbadanie jednej może przekazać informację o tej drugiej. Chodzi tu o paradoks EPR, do którego prowadzi pojęcie stanu splątanego. Jeśli dwie cząstki oddalimy od siebie i zmierzymy spin jednej z nich, to dostaniemy informację także o spinie tej drugiej. 

Naukowcy z niemieckiego Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium oraz Uniwersytetu Kraju Saary pobili światowy rekord w odległości stanu splątanego pomiędzy dwoma atomami w światłowodach. Jak tego dokonali?

Stan splątany atomów rubidu. Oddalone były od siebie o 33 kilometry

Badacze trzymali w pułapkach optycznych dwa atomy rubidu. Znajdowały się one w odległości 700 metrów od siebie, w dwóch różnych budynkach na terenie kampusu monachijskiego uniwersytetu. Następnie światłowody wydłużono do 33 kilometrów.

Każdy z atomów został wzbudzony impulsem lasera, co spowodowało emisję fotonu splątanego kwantowo z atomem. Fotony „spotkały się” w połowie drogi w kablu światłowodowym. Tam przeszły one wspólny pomiar, który jest splątał. Wskutek tego doszło automatycznie do splątania obydwu atomów rubidu.

Czytaj też: Komunikacja kwantowa zadziała nawet w przestrzeni międzygwiezdnej. Czy tak porozumiewają się kosmici?

Kluczem do sukcesu naukowców była długość fali, w jaką zostały przekształcone fotony. Naturalna długość fali 780 nm powodowałaby, że gubiłaby się ona po kilku kilometrach. Badacze zatem przepuścili ją przez urządzenie, które wydłużyło długość do 1517 nm. Jest to wartość zbliżona do tej powszechnie stosowanej w telekomunikacji światłowodowej (1550 nm).

Zdaniem badaczy to milowy krok do powstania prawdziwego internetu kwantowego, za pomocą którego przekazywanie informacji byłoby niezwykle szybkie. Ponadto możnaby go używać w obecnie już istniejącej infrastrukturze światłowodowej.