Para saintis berjaya menghubungkan dua sel memori kuantum pada jarak lebih dari 50 kilometer, yang hampir 40 kali daripada catatan sebelumnya.
Pencapaian ini menjadikan idea internet kuantum super cepat dan selamat jauh lebih masuk akal.
Gandingan kuantum bergantung pada keterikatan kuantum, atau apa yang disebut Einstein sebagai 'aksi menyeramkan pada jarak jauh': apabila dua zarah saling terkait dan saling bergantung satu sama lain, walaupun mereka tidak berada di tempat yang sama.
Memori kuantum adalah setara kuantum dengan memori pengkomputeran klasik – keupayaan untuk menyimpan maklumat kuantum dan menyimpannya dalam jangka masa yang lama – dan jika kita akan sampai ke tahap di mana komputer kuantum benar-benar praktikal dan berguna, maka memori itu berfungsi sangat diperlukan.
“Implikasi utama kajian ini adalah untuk memperluas jarak keterikatan serat optik antara memori kuantum ke skala kota,” kata ketua pasukan Jian-Wei Pan dari Universiti Sains dan Teknologi China.
Mengenai keterikatan zarah fotonik (cahaya), kita telah menangani perkara ini pada masa lalu di tempat kosong dan pada gentian optik pada jarak jauh, tetapi menambahkan memori kuantum menjadikan prosesnya lebih sukar. Para penyelidik berspekulasi bahawa mungkin lebih baik mengambil pendekatan yang berbeza untuk ini: menjerat atom dan foton pada nod berturut-turut, di mana atom adalah nod dan foton menghantar mesej.
Dengan rangkaian nod yang betul, anda dapat memberikan asas yang lebih baik untuk internet kuantum daripada keterikatan kuantum yang murni hanya dengan menggunakan foton.
Dalam eksperimen ini, dua blok ingatan kuantum adalah atom rubidium yang disejukkan ke keadaan tenaga rendah. Apabila mereka dikaitkan dengan foton yang terjerat, masing-masing menjadi sebahagian daripada sistem.
Malangnya, semakin jauh foton perlu bergerak, semakin tinggi risiko sistem ini terganggu, sebab itulah rekod baru ini sangat mengagumkan.
Kuncinya adalah teknik yang disebut penguat resonator, yang berfungsi untuk mengurangkan kerugian kopling fotonik semasa terjerat.
Ringkasnya, dengan meletakkan atom memori kuantum dalam cincin khas, bunyi rawak yang dapat mengganggu dan menghancurkan memori dikurangkan.
Atom dan foton terikat, yang dihasilkan oleh penguatan resonator, membentuk nod. Foton kemudian ditukar menjadi frekuensi yang sesuai untuk penghantaran melalui rangkaian telekomunikasi – dalam kes ini, rangkaian telekomunikasi seukuran bandar.
Dalam eksperimen ini, simpul atom berada di makmal yang sama, tetapi foton masih harus bergerak sepanjang kabel lebih dari 50 km. Terdapat masalah untuk memisahkan atom lebih jauh, tetapi ada bukti konsep.
“Walaupun terdapat kemajuan yang luar biasa, saat ini jarak fizikal maksimum yang dicapai antara dua simpul adalah 1,3 km, dan masalah dengan jarak yang lebih jauh tetap ada,” para penyelidik menjelaskan dalam artikel mereka yang diterbitkan.
“Eksperimen kami dapat diperluas ke node yang dipisahkan secara fizikal dengan jarak yang sama, yang akan membentuk segmen fungsional dari jaringan kuantum atom, membuka jalan untuk keterikatan atom di banyak nod dan pada jarak yang lebih jauh.”
Maka perkara akan menjadi sangat menarik. Walaupun memori kuantum mungkin setara dengan memori komputer dalam fizik klasik, versi kuantum harus dapat melakukan lebih banyak lagi – memproses maklumat dengan lebih cepat dan menyelesaikan masalah yang melampaui komputer kita sekarang.
Sejauh memindahkan data ini, teknologi kuantum menjanjikan untuk meningkatkan kadar pemindahan dan memastikan keselamatan pemindahan data, dengan menggunakan undang-undang fizik – dengan syarat kita dapat bekerja dengan andal dalam jarak jauh.
“Internet kuantum, yang menghubungkan pemproses kuantum jarak jauh, harus memungkinkan sejumlah aplikasi inovatif seperti pengkomputeran kuantum yang diedarkan,” tulis para penyelidik. “Pelaksanaannya akan bergantung pada komunikasi jarak jauh antara kenangan kuantum yang jauh.”
Kajian itu diterbitkan dalam jurnal Nature.
Sumber: Foto: Gerd Altmann / Pixabay
