O echipă internațională de cercetători din Europa, Asia și America de Sud a realizat un pas semnificativ în direcția dezvoltării unei rețele de comunicații cuantice de mare viteză, prin crearea unei surse de lumină „excepțional de luminoasă” care poate genera fotoni cuantic-înlănțuiți. Acești fotoni, particule de lumină care împărtășesc informații în timp și spațiu, ar putea deveni fundamentul unui viitor internet cuantic care ar permite transmiterea datelor la viteze incredibile, într-o manieră imposibil de interceptat.
Comunicarea cuantică: o tehnologie a viitorului
Internetul cuantic ar putea funcționa pe baza unor perechi de fotoni înlănțuiți, ceea ce înseamnă că aceste particule de lumină împărtășesc informații indiferent de distanță, respectând legile fascinante și adesea contraintuitive ale mecanicii cuantice. În acest cadru, informația codificată în fotonii înlănțuiți poate fi transmisă la viteze foarte mari, în timp ce coerența cuantică — starea în care aceste particule rămân înlănțuite — asigură că datele nu pot fi interceptate sau modificate fără a fi detectate.
Citește și: Am putea în sfârșit să înțelegem cum au fost construite piramidele, datorită unei recente descoperiri
Cu toate acestea, un obstacol major în construirea unui internet cuantic a fost dificultatea de a menține intensitatea și integritatea acestor fotoni pe distanțe lungi. Lumina emisă de sursele tradiționale se diminuează pe măsură ce fotonii călătoresc, iar sursele de lumină utilizate până în prezent nu au fost suficient de puternice pentru a preveni „decoerența” — pierderea înlănțuirii cuantice și, implicit, a informațiilor pe care acești fotoni le transportă.
O descoperire majoră: Sursa de semnal cuantic ultra-luminoasă
Într-o cercetare publicată pe 24 iulie în jurnalul eLight, cercetătorii au dezvăluit dezvoltarea unui nou tip de sursă de semnal cuantic care atinge o luminozitate extrem de ridicată. Această realizare a fost posibilă prin combinarea unui emițător de fotoni punctuali, capabil să genereze fotoni singulari, cu un rezonator cuantic, un dispozitiv destinat să întărească semnătura cuantică a acestor fotoni. Prin această combinație inovatoare, echipa a reușit să creeze un semnal cuantic de o intensitate fără precedent, capabil să păstreze înlănțuirea fotonilor chiar și pe distanțe mari.
Ceea ce face această cercetare cu adevărat remarcabilă este faptul că tehnologiile folosite — emițătorul de fotoni punctuali și rezonatorul cuantic — au fost deja dovedite independent în laboratoare, dar până acum fuseseră testate doar separat. Studiul actual marchează prima dată când aceste tehnologii au fost utilizate împreună, deschizând calea către noi posibilități în domeniul comunicațiilor cuantice.
Tehnologia din spatele inovației
Pentru a crea această sursă de semnal cuantic ultra-luminoasă, cercetătorii au combinat emițătorul de fotoni punctuali cu un rezonator Bragg circular, un reflector utilizat pentru a ghida undele electromagnetice, montat pe un actuator piezoelectric — un dispozitiv care generează electricitate atunci când este aplicată căldură sau stres. Împreună, aceste componente au permis crearea unei forme avansate de emițător de fotoni, capabil să ajusteze fin fotonii emiși pentru a maximiza înlănțuirea polarizată.
Controlul precis al fotonilor emiși a fost realizat prin utilizarea actuatorului piezoelectric, permițând astfel reglarea și optimizarea gradului de înlănțuire al fotonilor. Perechile de fotoni generate de acest dispozitiv au demonstrat o fidelitate ridicată a înlănțuirii și o eficiență mare de extracție, ceea ce înseamnă că fiecare foton este suficient de luminos pentru a fi utilizabil și își păstrează bine „semnătura cuantică”, o proprietate cuantică crucială pentru transmiterea sigură a datelor, potrivit news4social.com.
Provocări și perspective viitoare
Deși acest progres reprezintă un pas semnificativ înainte în dezvoltarea tehnologiilor cuantice practice, trebuie menționat că implementarea unui internet cuantic complet funcțional este încă departe. Tehnologiile necesare rămân în faza experimentală și de dezvoltare, iar realizarea emițătorului de fotoni utilizat în acest studiu a necesitat utilizarea unor materii prime toxice, inclusiv arsenic, care necesită manipulare specializată. Există, de asemenea, preocupări semnificative legate de siguranța utilizării arsenidei de galiu, material din care a fost fabricat emițătorul de fotoni punctuali. Arsenida de galiu este listată de Fisher Scientific, un furnizor de echipamente de laborator și substanțe chimice pentru cercetarea științifică, ca fiind periculoasă din mai multe motive, inclusiv din cauza proprietăților sale cancerigene.
Aceste preocupări de siguranță ar putea limita scalabilitatea metodologiei propuse, ceea ce înseamnă că va fi necesară identificarea unor materiale alternative viabile pentru a genera fotoni luminoși și înlănțuiți în rețelele de comunicații cuantice viitoare.
Următoarea etapă în dezvoltarea acestei tehnologii va fi integrarea unei structuri asemănătoare unei diode pe actuatorul piezoelectric, care ar permite generarea unui câmp electric peste punctele cuantice, contracarând decoerența și amplificând gradul de înlănțuire. Deși există încă multe obstacole de depășit, combinarea cu succes a unui emițător de fotoni și a unui rezonator pentru a obține fotoni cu luminozitate și înlănțuire ridicată reprezintă un pas major înainte, deschizând calea către un viitor în care comunicarea cuantică ar putea deveni o realitate tangibilă.
În concluzie, deși este posibil să mai treacă mulți ani până la implementarea unui internet cuantic complet funcțional, această descoperire aduce cercetătorii cu un pas mai aproape de realizarea acestui vis ambițios.
