Visul informaticienilor si, sincer vorbind, nu doar al lor, este sa ajungem sa avem modalitati de transmitere a informatiei folosind internetul absolut sigure, fara posibilitatea ca vreun „spion” sa poate avea acces la informatia care circula intre doi (sau mai multi) interlocutori.

Acest vis ar putea fi realizat cu ajutorul mecanicii cuantice – folosind proprietati si mecanisme cuantice, precum suprapunerea cuantica a starilor si asa-numitul „entanglement” (un fel de „infratire” a particulelor). Un nou record a fost stabilit de catre cercetatorii de la Delft University of Technology care au reusit transmiterea informatiei printr-un protocol cuantic sigur si extrem de eficient pe o distanta de 3 metri.

Mecanica cuantica, pilastru al fizicii moderne, este teoria care descrie comportamentul particulelor, atomilor si al moleculelor si care se caracterizeaza printr-o serie de proprietati inexistente in mecanica clasica. Acestea ar putea permite realizarea unor noi tipuri de calculatoare si retele cuantice in viitorul apropiat, mult mai rapide si sigure decat cele actuale.

Printre proprietatile utilizare se numara suprapunerea starilor cuantice care da posibilitatea transmiterii simultane a mai multor stari; un bit cuantic (quantum bit) poate avea simultan mai multe valori, in timp ce un bit clasic (cel din actualele calculatoare) este 0 sau 1. O alta proprietate interesanta si care ar putea fi folosita in protocoalele de transmitere a informatiei este asa-numitul  „entanglement” – un fel de „infratire” a particulelor (o corelatie cuantica) care persista (daca nu este distrusa prin efecte de decoerenta) indiferent de distanta dintre particule: una ar putea ramane pe Terra ia cealalta sa fie pe Marte – atunci cand manipulam una dintre particule a doua „simte” instantaneu ceea ce s-a petrecut cu prima particula. Semnificatia profunda a acestor proprietati este intens dezbatuta de catre oamenii de stiinta dar si de filozofi la ora actuala.

Recent cercetatorii de la Delft University of Technology au realizat un nou record – transmiterea de informatii cu un protocol cuantic folosind sisteme atomice (deci nu doar fotoni) la o distanta de 3 metri.

Pentru a realiza acest obiectiv cercetatorii au folosit mici diamante artificiale racite la -270 C si fascicule laser. In aceste diamante existau (introdusi intentionat) pe langa atomii de carbon si atomi de azot. Cercetatorii au reusit sa realizeze o stare de „entanglement” intre doi electroni aflati cate unul in fiecare diamant.  Cu ajutorul unui fascicul laser cercetatorii reuseau sa transmita informatia continuta in nucleele de azot dintr-un diamant electronului situat in celalalt diamant. Transferau deci informatia dintr-un diamant in celalalt – la o distanta de 3 metri.

Desigur 3 metri sunt putini!

Totusi recordul anterior era de circa jumatate de metru si a fost realizat de Jen-Wei Pan acum doi ani, cand se reusea transmiterea informatiei cu o rata de succes de circa 88%.

Experimentul cu diamante are o rata de succes de 100%.

In vara acestui an cercetatorii de la Delft vor sa creasca distanta pana la 1.5 km. In felul acesta vor  studia inclusiv idee de baza din mecanica cuantica.

Intr-un protocul de transmitere a informatiei cuantice, dat fiind ca se bazeaza pe entanglement, orice „spion” care ar interveni pentru a citi informatia ar fi demascat imediat intrucat ar distruge aceasta proprietate in momentul in care ar intercepta datele.

Desigur, mai sunt multe de facut pana sa construim un calculator cuantic si sa ajungem sa avem o retea cuantica. Nu se prevede ca vom avea o astfel de retea mai devreme de 10 ani (si multi considera 10 ani ca fiind o valoare optimista).

Tinand insa cont de faptul ca acum 50 de ani nimeni nu si-ar fi imaginat o retea precum actualul Internet, visul unei retele cuantice poate nu este atat de bizar precum pare.

Mecanica cuantica si fizica moderna gasesc nenumarate aplicatii in viata de zi cu zi: in viitor retelele cuantice ar putea sa se numere printre aceste importante aplicatii.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro