Foton przemieszcza się przez kabel światłowodowy pełen ruchu internetowego. Jego stan kwantowy znika w jednym miejscu i pojawia się w innym. Fizycy z Northwestern University sprawili, że to zdanie przestało być metaforą.
Grudzień 2024 roku przejdzie do historii jako moment, w którym teleportacja kwantowa przestała wymagać własnej infrastruktury. Inżynierowie z Northwestern University jako pierwsi z powodzeniem zademonstrowali teleportację kwantową przez kabel światłowodowy, który jednocześnie obsługiwał zwykły ruch internetowy. Wyniki opublikowało pismo „Optica”.
„To niesamowite, bo nikt nie wierzył, że to możliwe", powiedział Prem Kumar, profesor inżynierii elektrycznej w Northwestern i główny autor badania.
Zanim jednak ktokolwiek sięgnie po kapsuły transporter rodem z „Gwiezdnej drogi”, kilka słów o tym, czym teleportacja kwantowa naprawdę jest, a czym nie jest. Teleportacja kwantowa przesyła informację, nie materię. Polega na natychmiastowym przeniesieniu stanu kwantowego cząstki do innej, odległej cząstki za pomocą splątania kwantowego, bez fizycznego przemieszczania obiektu. Teleportuje się informację o stanie kwantu, a nie sam kwant. Kapitan Kirk pozostaje na pokładzie.
Ale możliwość teleportowania stanów kwantowych przez istniejące sieci światłowodowe otwiera drogi ku kwantowym sieciom obliczeniowym, ultrabezpiecznej komunikacji i zaawansowanym technologiom sensorycznym. Innymi słowy: rewolucja w szyfrowania danych, komputery kwantowe zdolne do rozwiązywania problemów, na które dziś potrzebowalibyśmy milionów lat obliczeń klasycznych, i sieci całkowicie odporne na podsłuch. Nie jest to mało.
Problem, który dotychczas blokował cały projekt, był zarazem absurdalnie prosty i technicznie nierozwiązywalny. Fotony, które niosą stany kwantowe, są wyjątkowo delikatne – każde zakłócenie niszczy informację. A kabel pełen danych internetowych to środowisko porównywalne z próbą przeprowadzenia precyzyjnej operacji mikrochirurgicznej w środku dyskoteki. Kumar i jego zespół zbadali szczegółowo sposób, w jaki światło rozprasza się wewnątrz kabli światłowodowych, i znaleźli mniej zatłoczoną długość fali dla swoich fotonów. Dodali specjalne filtry redukujące szumy pochodzące z regularnego ruchu internetowego.
Rezultat: stan kwantowy światła został z powodzeniem teleportowany przez ponad 30 kilometrów kabla światłowodowego pośród potoku ruchu internetowego – wyczyn inżynierski, który do niedawna uważano za niemożliwy.
Kolejny przełom
To nie jedyny przełom z ostatnich miesięcy. Równolegle firma Quantinuum pracuje nad innym wymiarem problemu: dokładnością samego procesu teleportacji. Quantinuum osiągnęło rekordową wierność logicznej teleportacji na poziomie 99,82%. To wzrost z 97,5% odnotowanego rok wcześniej. Co znamienne: wierność teleportacji logicznego kubitu przekroczyła wierność teleportacji fizycznego kubitu, co oznacza przekroczenie progu rentowności i ustanawia system H2 jako punkt odniesienia dla złożonych operacji kwantowych.
Dla niespecjalistów: wyobraźcie sobie, że kopiujecie plik z jednego komputera na drugi i przez cały czas transfer jest dokładniejszy niż oryginał na dysku. To właśnie to.
W lutym 2025 roku Oksford poszedł jeszcze dalej. Naukowcy z Oxford University osiągnęli pierwszą skuteczną deterministyczną teleportację bramki kwantowej między dwoma odrębnymi modułami kwantowymi, a wyniki opublikowano w „Nature”. Zespół teleportował bramkę controlled-Z na odległość dwóch metrów przez kabel światłowodowy łączący dwa komputery kwantowe na jonach pułapkowanych, osiągając wierność 86%.
Skumulowane w ciągu ostatnich osiemnastu miesięcy wyniki rysują dość wyraźny obraz: teleportacja kwantowa przestaje być eksperymentem laboratoryjnym, a zaczyna przypominać inżynierię. Oczywiście wciąż dzieli nas od praktycznej sieci kwantowej kilka przepaści technologicznych: kwestia tzw. kwantowych repeaterów (urządzeń pozwalających przesyłać stany kwantowe na naprawdę duże odległości bez ich degradacji), zarządzanie błędami w warunkach realnych czy budowa procesorów kwantowych zdolnych do obsługi całych sieci, a nie tylko połączeń punkt–punkt.
Jednak samo pytanie zmieniło formę. Przez dekady brzmiało: czy teleportacja kwantowa jest w ogóle możliwa? Dziś brzmi: jak szybko ją wdrożymy w istniejących kablach? To nieduże przesunięcie semantyczne, za którym stoi potężna różnica ontologiczna.
Kirk może zostać na pokładzie, a jego tajne rozkazy – przesyłane kanałem, którego żaden podsłuch nie jest w stanie tknąć – być może dotrą szybciej, niż myślimy.
