Zespół z Uniwersytetu Tohoku opracował urządzenie, które rozwiązuje jeden z najpoważniejszych problemów dotychczas blokujących rozwój sieci kwantowych. Chodzi o efektywne kierowanie fotonów niosących informacje kwantowe bez ich niszczenia.
Kluczowym elementem systemu jest tutaj router fotoniczny zdolny do kierowania informacjami kwantowymi z wiernością przekraczającą 99%. Oznacza to, że praktycznie cała przesyłana informacja dociera do celu bez zniekształceń. Urządzenie charakteryzuje się wyjątkowo niską stratą sygnału na poziomie zaledwie 0,06 dB, co przekłada się na utratę około 1,3% danych. To znacząca poprawa w porównaniu z poprzednimi rozwiązaniami, które cierpiały na wysokie straty i szumy uniemożliwiające praktyczne zastosowanie.
Czytaj także: Kwantowy internet pojawi się szybciej, niż sądziliśmy. Zdumiewające osiągnięcie
Istotną zaletą japońskiego routera jest jego kompatybilność z istniejącą infrastrukturą telekomunikacyjną. Urządzenie działa na standardowych długościach fal używanych w światłowodach, co oznacza, że nie wymaga budowy zupełnie nowej sieci od podstaw.
Innowacyjna konstrukcja oparta na interferometrze
Sercem urządzenia jest specjalnie zaprojektowany interferometr o konfiguracji równoległoboku. Ta nietypowa konstrukcja pozwala na utrzymanie polaryzacji fotonów, która jest kluczowym parametrem dla kodowania informacji kwantowych. Jednocześnie taki układ wymaga mniejszej liczby komponentów optycznych, co bezpośrednio przekłada się na niższe straty sygnału i większą stabilność całego systemu.
Router działa z prędkością nanosekundową, co czyni go wystarczająco szybkim do obsługi rzeczywistego ruchu sieciowego. Zważając na to, że mamy tutaj do czynienia z połączeniem wysokiej prędkości z niskimi stratami, nowy router można uznać za urządzenie gotowe do komercyjnego wdrożenia.
Przełom w obsłudze splątanych fotonów
Prawdziwym testem dla każdego systemu kwantowego jest zdolność do pracy ze splątanymi fotonami – parami cząstek światła połączonych “upiorną” kwantową więzią. To właśnie splątanie stanowi fundament bezpiecznej komunikacji kwantowej.
Japońskim badaczom udało się jako pierwszym zademonstrować skuteczne przekierowanie splątanych stanów dwufotonowych przez router fotoniczny. Kluczowy parametr widoczności interferencji osiągnął poziom około 97%, co potwierdza, że urządzenie nie niszczy delikatnych połączeń kwantowych. To fundamentalne osiągnięcie dla przyszłości całej dziedziny, ponieważ bez zachowania splątania kwantowego cała koncepcja sieci kwantowej traci sens.
Praktyczne perspektywy i wyzwania
Internet kwantowy obiecuje rewolucję w bezpieczeństwie cyfrowym, wykorzystując prawa fizyki do zagwarantowania poufności transmisji. Może też umożliwić kwantowe przetwarzanie rozproszone, gdzie komputery kwantowe z różnych lokalizacji współpracują nad rozwiązywaniem złożonych problemów.
Czytaj także: Kwantowy internet hakerom się nie kłania. Wiemy, gdzie powstanie te futurystyczna technologia
Wyniki badań opublikowano 2 września 2025 roku w periodyku Advanced Quantum Technologies. Publikacja szczegółowo opisuje konstrukcję urządzenia i wyniki testów, co umożliwi innym zespołom dalszy rozwój tej technologii.
Japoński router fotoniczny to ważny krok w kierunku praktycznego internetu kwantowego. Nie zmienia to faktu, że nie powinniśmy spodziewać się powszechnego wdrożenia tego rozwiązania w najbliższym czasie. To wciąż jest pieśń przyszłości. Połączenie wysokiej wierności, niskich strat i kompatybilności z istniejącymi sieciami tworzy jednak solidne fundamenty dla dalszych prac nad kwantową infrastrukturą komunikacyjną.