Jak spolehlivě přenášet kvantovou informaci, když jsou spojovací kanály ovlivněny škodlivým šumem? Odpověď na tuto otázku mj. hledali i vědci z University of Innsbruck a TU Wien. A nedávno oslavili velký úspěch. Nezávisle na sobě totiž vytvořili nový kvantový komunikační protokol, který zmíněný problém řeší.
Oba výzkumné týmy pracují se stejným základním konceptem. Aby byl protokol imunní vůči šumu, přidali na oba konce kvantového kanálu nový prvek – takzvaný kvantový oscilátor.
Supravodivé qubity jsou velice slibné prvky pro budoucí kvantové technologie. Jde o malé obvody, které mohou zaujmout dva různé stavy najednou. Na rozdíl od běžných světelných spínačů, které mohou být buď zapnuté nebo vypnuté, zákony kvantové fyziky umožňují qubitům zaujímat takzvanou kvantovou superpozici (libovolná kombinace obou zmíněných stavů).
Převést tyto kvantové stavy z jednoho supravodivého qubitu do druhého vyžaduje mikrovlnné fotony, které jsou již používány pro klasický přenos signálu. Spolehlivé přenášení kvantové informace skrze mikrovlnný režim však až dosud bylo pokládáno za nemožné, protože konstantní tepelný šum zcela překrývá slabší kvantový signál.
„Našim cílem je přidat další kvantový systém – mikrovlnný oscilátor – na oba konce protokolu jako prostředníka ke spojování qubitů namísto jejich spojování přímo na mikrovlnném kanálu nebo vlnovodu,“ konstatoval Petr Rabl z TU Wien.
„Nemůžeme zabránit vzniku tepelnému šumu, který se v kvantovém kanálu vyvíjí. Důležité je, že tento šum ovlivňuje oscilátory na obou koncích stejným způsobem. Proto jsme prostřednictvím přesného spojování schopni oddělit jeho škodlivý účinek od slabšího kvantového signálu,“ vysvětlil Benoit Vermersch z University of Innsbruck.
Z dosud provedených výpočtů plyne, že s tímto protokolem lze spojovat qubity na vzdálenost několika stovek metrů. Podle Rabla tak v brzké budoucnosti bude možné pomocí mikrovlnných kanálů komunikovat mezi jednotlivými budovami i celými městy.
Zdroj: TU Wien
