Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Innsbruck κατάφεραν ένα σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία του διαδικτύου του μέλλοντος, αναπτύσσοντας έναν κβαντικό κόμβο που μπορεί να συνδέσει κβαντικούς υπολογιστές και άλλες συσκευές μέσω φωτονίων. Η ομάδα, υπό την καθοδήγηση του Ben Lanyon, χρησιμοποίησε μια αλυσίδα από δέκα ιόντα ασβεστίου και ειδικά ρυθμισμένες ακτίνες laser για να δημιουργήσει κβαντικές ροές φωτονίων με πιστότητα 92%, ανοίγοντας τον δρόμο για ασφαλή επικοινωνία και υπερ-ακριβή χρονομέτρηση.
Οι κβαντικοί κόμβοι (quantum nodes) είναι θεμελιώδεις για τα δίκτυα του μέλλοντος, καθώς μπορούν να αποθηκεύουν κβαντική πληροφορία και να τη μεταδίδουν μέσω φωτονίων, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά δίκτυα που μεταφέρουν κλασική πληροφορία σε bits. Τα δίκτυα αυτά θα επιτρέψουν την απόλυτα ασφαλή επικοινωνία, θα συνδέσουν απομακρυσμένους κβαντικούς υπολογιστές σε μία πανίσχυρη ενιαία μονάδα και θα δημιουργήσουν συστήματα ακριβείας για μέτρηση του χρόνου και περιβαλλοντικών παραμέτρων με ασύλληπτη ακρίβεια.
Στο πείραμά τους, οι επιστήμονες μετακίνησαν ένα-ένα τα ιόντα σε μια οπτική κοιλότητα, όπου καθρέφτες συγκέντρωναν αποτελεσματικά τα φωτόνια που εκπέμπονταν από κάθε ιόν. Κάθε φωτόνιο συνδέθηκε κβαντικά με το αντίστοιχο ιόν, δημιουργώντας μια ισχυρή κβαντική σύνδεση. Το αποτέλεσμα ήταν μια ροή φωτονίων, καθένα από τα οποία μπορούσε να μεταδοθεί σε άλλους κόμβους και να δημιουργήσει κβαντική διεμπλοκή (entanglement) ανάμεσα σε διαφορετικές συσκευές. Η υψηλή πιστότητα 92% αποδεικνύει τη σταθερότητα και την ακρίβεια της μεθόδου.
«Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα αυτής της τεχνικής είναι η δυνατότητα κλιμάκωσης», δηλώνει ο Ben Lanyon. «Προηγούμενα πειράματα συνδέανε μόνο δύο ή τρία ιόντα με φωτόνια, ενώ η διάταξη του Innsbruck μπορεί να επεκταθεί σε πολύ μεγαλύτερα συστήματα, ενδεχομένως με εκατοντάδες ιόντα και περισσότερα». Αυτό ανοίγει τον δρόμο για τη σύνδεση ολόκληρων κβαντικών επεξεργαστών σε εργαστήρια ή ακόμη και μεταξύ ηπείρων.
Ο Marco Canteri, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, επισημαίνει ότι η τεχνολογία φέρνει πιο κοντά πρακτικές εφαρμογές όπως η κβαντικά ασφαλής επικοινωνία, η κατανεμημένη κβαντική επεξεργασία και η μεγάλης κλίμακας κατανεμημένη κβαντική μέτρηση. Εκτός από τη δικτύωση, η τεχνολογία μπορεί να αναβαθμίσει τις οπτικές ατομικές ώρες, που μετρούν τον χρόνο με ακρίβεια τόσο υψηλή ώστε να χάνουν λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο σε όλη τη διάρκεια ζωής του Σύμπαντος. Τέτοιες ώρες θα μπορούσαν να συνδεθούν μέσω κβαντικών δικτύων, δημιουργώντας ένα παγκόσμιο σύστημα χρονομέτρησης με πρωτοφανή ακρίβεια.
[via]
