Ett experiment har visat att kvantteleportering kan samexistera med klassiska kommunikationssignaler inom samma optiska fiber. Forskare vid Northwestern University i USA överförde framgångsrikt kvanttillstånd över ett avstånd på 30 kilometer med hjälp av vanlig optisk fiber. Detta genombrott öppnar för nya möjligheter för att integrera kvantkommunikation med befintliga optiska internetkablar, vilket avsevärt förenklar den infrastruktur som krävs för distribuerad kvantavkänning eller datortillämpningar. Den relaterade artikeln publicerades i det senaste numret av Optics.
Kvantteleportering, begränsad endast av ljusets hastighet, möjliggör nästan omedelbar kommunikation. Processen använder kvantentanglement, där två partiklar, oavsett avståndet mellan dem, kan utbyta information utan behov av fysisk överföring.
I optisk kommunikation omvandlas alla signaler till ljus. Traditionella klassiska kommunikationssignaler består vanligtvis av miljoner ljuspartiklar, medan kvantinformation överförs med hjälp av enskilda fotoner.
Traditionellt trodde man att en enda foton skulle "drunknas" bland de miljoner ljusa partiklar som bär klassiska kommunikationssignaler i den optiska fibern. Detta kan jämföras med en bräcklig cykel som kämpar för att navigera i en smal tunnel fylld med snabba tunga lastbilar.
Forskarna fann emellertid ett sätt att hjälpa den bräckliga fotonen att undvika den livliga "trafiken". Efter att ha noggrant studerat hur ljus sprids inom optiska fibrer, identifierade de en mindre trångt våglängd av ljus för att placera fotonerna. De tillsatte sedan speciella filter för att minska brus från regelbunden internettrafik.
För att testa denna nya metod inrättade forskarna en 30- kilometer lång optisk fiber, med en foton i varje ände. De skickade sedan samtidigt kvantinformation och regelbunden internettrafik genom fibern. Slutligen, medan de genomförde teleporteringsprotokollet, mätte de kvaliteten på den kvantinformation som mottogs i andra änden. Resultaten visade att även under upptagen internettrafik överfördes kvantinformation framgångsrikt.
Forskningen indikerar att kvantteleportering kan ge säkra kvantförbindelser mellan geografiskt avlägsna noder, vilket gör att nästa generations kvantnätverk och traditionella nätverk kan dela samma optiska fiber.
Genom att gå framåt planerar forskarna att utöka det experimentella avståndet och syftar till att använda två par intrasslade fotoner för att visa förträngningsbyte, en avgörande milstolpe för att möjliggöra distribuerade kvantapplikationer.