Cercetătorii au reuşit să mărească eficienţa procesului de stocare a informaţiei cuantice de la 30% la 70%, ceea ce deschide noi perspective privind realizarea unor rețele de comunicaţii cuantice.

Memoria cuantică

Spre deosebire de calculul clasic, în care biţii unui computer există sub o formă binară („1/0″, „da/nu” sau „adevărat/fals”), qubiţii sau biţii cuantici se pot afla într-o superpoziţie de stări cuantice. Datorită acestei proprietăţi, computerele cuantice au o putere fenomenală de calcul, dar tot acesta este şi motivul pentru care qubiţii au un caracter instabil.

Prin interacţiunea cu mediul înconjurător, starea cuantică a qubiţilor se poate modifica necontrolat, proprietate denumită decoerenţă cuantică.

Într-o primă etapă importantă privind dezvoltarea memoriei cuantice, cercetătorii de la Laboratoire Kastler Brossel (LKB) din Paris au reușit să stocheze cu succes biţi cuantici (qubiţi) și să-i extragă în siguranță fără ca starea cuantică a acestora să fie modificată.

Memoria cuanticăImaginea de mai sus prezintă două memorii cuantice. Fiecare memorie este alcătuită dintr-un nor  de atomi de cesiu, care se prezintă sub forma unor mici sfere albastre și roșii. Un fascicul de lumină este trimis prin atomi și astfel informațiile cuantice sunt transferate de la fasciculul de lumină la atomi. Credit: Quantop

Chiar dacă randamentul procesului de stocare a qubiţilor a fost anterior de 30%, fizicienii de la LKB au reuşit să mărească acest randament până la o valoare de 70%. Deoarece memoria cuantică este esențială pentru dezvoltarea rețelelor cuantice, această realizare reprezintă un progres important în dezvoltarea tehnologiei reţelelor de comunicaţii cuantice.

Rețele cuanticeReţele de comunicaţii cuantice. Credit: LKB

„Această tehnologie deschide calea către îndeplinirea unor obiective avansate în care eficiența joacă un rol critic, cum ar fi protocoalele de securitate. Din acest motiv, acest dispozitiv ar putea face obiectul mai multor cercetări avansate privind reţelele cuantice”, a declarat Kun Huang, autorul principal al studiului de faţă, într-un comunicat de presă.

Rețele de comunicaţii cuantice

Cercetătorii de la LKB au transferat informația dintr-un qubit fotonic într-un nor de atomi de cesiu răciți cu laser. Folosind un fascicul laser de control, ei au încetinit semnalul de lumină care transporta informația cuantică. Când fasciculul laser a fost oprit, informația cuantică a fost transformată într-o excitație a atomilor de cesiu, iar qubiţii au fost extraşi ulterior din norul de atomi cu o fidelitate mai mare de 99%.

La fel cum memoriile obişnuite sunt o componentă esențială a computerelor tradiționale, memoria cuantică va sta la baza funcționării computerelor cuantice. Transferul informaţiei cuantice în ioni și structuri cristaline asigură interacţiunea dintre purtătorul de informații dintr-o reţea cuantică (în mod obișnuit un foton) și mediul fizic de stocare. Cu toate acestea, abia acum randamentul procesului de stocare a qubiţilor în mediul fizic a depăşit valoarea de 30%.

Dacă prin această nouă tehnologie se va realiza o tranziţie mai rapidă către rețelele de comunicații cuantice, atunci am putea intra în curând într-o nouă eră în domeniul securității informaţiei.

Rețelele de comunicaţii cuantice ar putea asigura o protecţie mult mai bună împotriva oricăror încercări neautorizate de accesare a unor informaţii confidenţiale, o caracteristică esențială într-o epocă în care ne bazăm atât de mult pe datele stocate în reţelele de computere.

Prin intermediul criptării cuantice, utilizatorii reţelelor cuantice vor putea trimite date imposibil de interceptat de către hackeri. Astfel, aceste rețele ar putea elimina o parte dintre preocupările actuale privind securitatea datelor și ar putea asigura, de asemenea, o putere de calcul mult mai mare.

Sursă: Futurism