Kembali pada bulan Februari 2020, saintis di Makmal Nasional Argonne Jabatan Tenaga AS dan University of Chicago mendapati bahawa mereka telah mencapai keterlibatan kuantum – di mana tingkah laku sepasang dua zarah kecil menjadi terikat, sehingga keadaannya sama – ini berlaku pada rangkaian 83.7 km dengan kuantum gelung di pinggir bandar Chicago.
Anda mungkin tertanya-tanya tentang apa ini ribut-ribut jika anda bukan saintis yang mahir dengan mekanik kuantum – iaitu tingkah laku jirim dan tenaga pada skala realiti terkecil, yang sangat berbeza dengan dunia yang dapat kita lihat di sekitar kita.
Penjelajahan para penyelidik boleh menjadi langkah penting dalam mengembangkan versi Internet baru yang lebih hebat dalam beberapa dekad akan datang. Daripada bit yang digunakan oleh rangkaian moden, yang hanya dapat dinyatakan sebagai 0 atau 1, Internet kuantum masa depan akan menggunakan qubit maklumat kuantum yang dapat memperoleh sejumlah nilai yang tidak terbatas. (Qubit adalah unit maklumat untuk komputer kuantum.)
Ini akan memberikan lebar jalur internet kuantum, yang membolehkannya menghubungkan komputer kuantum yang sangat berkuasa dan peranti lain dan menjalankan aplikasi yang tidak mungkin dilakukan dengan internet yang kita miliki.
“Quantum Internet akan menjadi platform untuk ekosistem kuantum di mana komputer, rangkaian dan sensor bertukar maklumat dengan cara yang baru, di mana penginderaan, komunikasi dan perhitungan secara harfiah bekerja sama sebagai satu,” jelas David Aushalom, profesor spintronics dan maklumat kuantum di Sekolah. Kejuruteraan Molekul oleh Pritzker di University of Chicago dan rakan kanan di Argonne yang mengetuai projek gelung kuantum.
Apakah Internet Quantum?
Jadi mengapa kita memerlukannya dan apa yang dia lakukan? Sebagai permulaan, internet kuantum bukan pengganti internet biasa yang kita ada sekarang. Sebaliknya, ia adalah tambahan untuknya. Dia dapat mengatasi beberapa masalah yang mengganggu internet semasa. Sebagai contoh, internet kuantum akan memberikan perlindungan yang lebih besar terhadap penggodam dan penjenayah siber. Sekarang, jika Alice di New York menghantar mesej kepada Bob di California melalui Internet, mesej itu lebih kurang dalam garis lurus dari pantai ke pantai. Sepanjang perjalanan, isyarat yang membawa mesej menurun; pengulang membaca isyarat, menguatkan dan membetulkan kesalahan. Tetapi proses ini membolehkan penggodam 'retak' dan memintas mesej tersebut.
Permesejan kuantum tidak menghadapi masalah ini. Rangkaian kuantum menggunakan zarah foton ringan untuk menghantar mesej yang kebal terhadap serangan siber. Daripada menyulitkan mesej menggunakan kerumitan matematik, kami akan bergantung pada peraturan khas fizik kuantum, menurut Ray Newell, seorang penyelidik di Los Alamos National Laboratory. Dengan maklumat kuantum, 'anda tidak boleh menyalin atau memisahkannya, dan anda juga tidak dapat melihatnya tanpa mengubahnya.' Sebenarnya, hanya mencuba memintas mesej merosakkan mesej, seperti catatan Wired log. Ini akan menjadikan semuanya lebih selamat daripada apa yang ada sekarang.
“Cara termudah untuk memahami konsep internet kuantum adalah konsep teleportasi kuantum,” kata Sumit Khatri, seorang penyelidik di Louisiana State University Baton Rouge. Dia dan rakan-rakannya menulis sebuah artikel tentang kemungkinan internet kuantum berbasis ruang, di mana satelit akan terus menyiarkan foton yang terjerat ke permukaan Bumi, seperti yang dijelaskan dalam artikel Ikhtisar Teknologi.
“Teleportasi kuantum tidak seperti apa yang mungkin muncul dalam pemikiran orang bukan saintis dari segi apa yang mereka lihat dalam filem sci-fi,” kata Khatri. Dalam teleportasi kuantum, dua orang yang ingin berkomunikasi berkongsi sepasang zarah kuantum yang terjerat. Kemudian, melalui serangkaian operasi, pengirim dapat mengirim maklumat kuantum kepada penerima (walaupun ini tidak dapat dilakukan lebih cepat daripada kecepatan cahaya). Koleksi ikatan umum antara pasangan orang di seluruh dunia pada dasarnya merupakan Internet kuantum. Persoalan kajian utama adalah bagaimana cara terbaik untuk mengedarkan pasangan yang terjerat ini di kalangan orang yang diedarkan di seluruh dunia. '
Setelah ini dapat dilakukan secara besar-besaran, Internet kuantum akan menjadi sangat cepat sehingga jam jauh akan diselaraskan kira-kira seribu kali lebih tepat daripada jam atom terbaik yang ada hari ini, menurut majalah Cosmos. Ini akan menjadikan navigasi GPS jauh lebih tepat daripada yang ada sekarang, dan akan memperlihatkan medan graviti Bumi dengan begitu terperinci sehingga para saintis dapat melihat denyutan gelombang graviti. Ia juga membolehkan foton melakukan teleport dari teleskop cahaya tampak jauh di seluruh bumi dan menghubungkannya ke dalam sebuah balai cerap maya raksasa.
“Anda berpotensi melihat planet di sekitar bintang lain,” kata Nicholas Peters, ketua pasukan untuk sains maklumat kuantum di Makmal Nasional Oak Ridge.
Masalah membina Internet kuantum.
Tetapi sebelum semua ini dapat berlaku, para penyelidik mesti memikirkan cara membina Internet kuantum, dan memandangkan sifat mekanik kuantum yang pelik, itu tidak akan mudah. “Di dunia klasik, anda dapat menyandikan maklumat dan menyimpannya, dan ia tidak akan musnah,” kata Peters. “Di dunia kuantum, anda membuat kod maklumat dan maklumat itu akan segera mereput.”
Masalah lain ialah, kerana jumlah tenaga yang sesuai dengan maklumat kuantum sangat kecil, sukar untuk menghalangnya daripada berinteraksi dengan dunia luar. Hari ini, “dalam banyak kes, sistem kuantum hanya berfungsi pada suhu yang sangat rendah,” kata Newell. “Alternatif lain adalah bekerja dalam keadaan hampa.”
Newell mengatakan bahawa untuk membuat fungsi internet kuantum, kita memerlukan pelbagai perkakasan yang belum dikembangkan. Oleh itu, sukar untuk mengatakan dengan tepat kapan Internet kuantum akan dilancarkan, walaupun beberapa saintis mencadangkan bahawa ini boleh berlaku seawal 2030.
