Teleportarea cuantică, un pas spre internetul viitorului. Descoperirile făcute într-un nou experiment

Oamenii de știință au făcut încă un pas spre internetul viitorului. Ei au îmbunătățit capacitatea computerelor de a trimite informații cuantice spre alte calculatoare aflate la distanță, un proces considerat a fi o „teleportarea a datelor”, relatează New York Times.

Din Santa Barbara, California, până în Hefei, China, oamenii de știință dezvoltă un nou tip de computer care va face ca actualele computere să pară niște jucării.

Valorificând puterile încă misterioase ale mecanicii cuantice, noua tehnologie va face în doar câteva minute lucruri pe care nici măcar supercomputerele nu le-ar putea face decât în câteva mii de ani. În toamna lui 2019, Google a dezvăluit un computer cuantic experimental care arată că acest lucru este posibil. Doi ani mai târziu, un laborator din China a făcut un test asemănător.

Dar calculul cuantic nu își va atinge potențialul fără ajutorul unei alte descoperiri tehnologice. Îi putem spune „internet cuantic” – o rețea de calculatoare care poate trimite informații cuantice între computere aflate la distanță.

La Universitatea de Tehnologie Delft din Olanda, o echipă de fizicieni a făcut un pas important spre această rețea de computere a viitorului, folosind o tehnică numită teleportare cuantică pentru a trimite date în trei locații fizice. Anterior, acest lucru era posibil doar cu două.

Noul experiment pare să demonstreze că oamenii de știință pot extinde o rețea cuantică pe un număr din ce în ce mai mare de computere.

„Acum construim mici rețele cuantice în laborator. Dar ideea este să construim în cele din urmă un internet cuantic”, a spus Ronald Hanson, fizicianul din Delft care conduce proiectul.

Cercetarea, dezvăluită săptămâna aceasta printr-o lucrare publicată în revista Nature, demonstrează puterea unui fenomen pe care Albert Einstein l-a considerat cândva imposibil. Teleportarea cuantică – ceea ce el a numit „acțiune ciudată la distanță” – poate transfera informații între locații fără a muta efectiv materia fizică.

Această tehnologie ar putea schimba semnificativ modul în care datele circulă dintr-un loc în altul. Se bazează pe mai mult de un secol de cercetări care implică mecanica cuantică, un domeniu al fizicii care guvernează tărâmul subatomic și se comportă diferit de orice experimentăm în viața noastră de zi cu zi. Teleportarea cuantică nu numai că mută datele între computere cuantice, dar o face și în așa fel încât nimeni să nu le poată intercepta.

„Acest lucru nu înseamnă doar că un computer cuantic poate rezolva o problemă, ci și că nu știe care este problema. Lucrurile nu funcționează așa astăzi. Google știe ce rulați pe serverele sale”, a spus Tracy Eleanor Northup, cercetător la Institutul de Fizică Experimentală al Universității din Innsbruck.

Un computer cuantic exploatează modurile ciudate în care se comportă unele obiecte dacă sunt foarte mici (cum ar fi un electron sau o particulă de lumină) sau foarte reci (ca un metal exotic răcit la aproape zero absolut, sau minus 460 de grade Fahrenheit). În aceste situații, un singur obiect se poate comporta ca două obiecte diferite în același timp.

Calculatoarele tradiționale efectuează calcule procesând „biți” de informații, fiecare bit fiind 1 sau 0. Prin valorificarea comportamentului ciudat al mecanicii cuantice, un bit cuantic – sau qubit – poate stoca o combinație de 1 și 0. Aceasta înseamnă că doi qubiți pot conține patru valori simultan, trei qubiți pot conține opt, patru pot conține 16 și așa mai departe. Pe măsură ce numărul de qubiți crește, un computer cuantic devine exponențial mai puternic.

Cercetătorii cred că aceste dispozitive ar putea grăbi într-o zi crearea de noi medicamente, ar putea avansa în inteligența artificială și ar putea schimba total criptarea care protejează computerele vitale pentru securitatea națională. Pe tot globul, guvernele, laboratoarele academice, start-up-urile și giganții tehnologici cheltuiesc miliarde de dolari pentru a explora această tehnologie.

În 2019, Google a anunțat că computerul său a atins ceea ce oamenii de știință numesc „supremația cuantică”, ceea ce înseamnă că ar putea îndeplini o sarcină experimentală care era imposibilă pentru computerele tradiționale. Dar cei mai mulți experți cred că vor mai trece câțiva ani – cel puțin – înainte ca un computer cuantic să poată face ceva util care nu poate fi făcut de actualele computere.

Dar informațiile cuantice nu pot fi pur și simplu copiate și trimise printr-o rețea tradițională. Teleportarea cuantică oferă o alternativă. Deși nu poate muta obiecte dintr-un loc în altul, poate muta informațiile profitând de o proprietate quantică numită „inseparabilitate”: o schimbare a stării unui sistem cuantic afectează instantaneu starea altuia, aflat la distanță.

„După inseparabilitate, nu mai putem descrie aceste stări individual. În principiu, acum este un singur sistem”, a explicat dr. Northup.

Aceste sisteme încurcate ar putea fi electroni, particule de lumină sau alte obiecte.

Când datele se deplasează în acest fel, fără a parcurge efectiv distanța dintre noduri, nu se pot pierde. „Informațiile pot fi introduse într-o parte a conexiunii și apoi pot apărea pe cealaltă parte”, a spus dr. Hanson.

De asemenea, informațiile nu pot fi interceptate. Un viitor internet cuantic, alimentat de teleportarea cuantică, ar putea oferi un nou tip de criptare care, în teorie, nu poate fi spartă.