Je už na obzoru přenos kvantové informace? Manjin Zhong z Australské národní univerzity (ANU) v Canbeře a její kolegové věří, že už brzy bude možné šířit kvantovou informaci mezi dvěma místy na povrchu planety. Dá to ale ještě práci. Nejspíš se přitom neobejdeme bez zařízení, která budou schopná uchovat kvantovou informaci po významně dlouhou dobu. Kvantové stavy jsou totiž obvykle velice křehké a během milisekund zkolabují. Zhongová a spol. se proto rozhodli přispět k rozvoji kvantové komunikace technologií, která umožňuje uchovat kvantové informace celé dlouhé hodiny.
Přenos kvantové informace je velmi slibný pro všechny ty, kteří z nějakého důvodu chtějí svoji komunikace utajit. Tato technologii nabízí z dnešního pohledu neprolomitelné šifrování, které je založené na magických principech kvantové mechaniky. Není žádným tajemstvím, že částice, jako jsou třeba fotony, mohou být vytvořeny tak, aby byly kvantově provázané. Když jednu z těchto částic něco ovlivní, tak se to ihned projeví na druhé částici v entanglovaném páru, ať už jsou od sebe jakkoliv daleko.
Vědci vyvinuli prototyp kvantového harddisku, který vylepšil dosavadní dobu uskladnění kvantové informace o více než dva řády. Jejich rekord je šest hodin, což již významně pootvírá cestu například ke světové síti šifrování dat, která by byla založena na přenosu kvantové informace a kterou by bylo možné využívat pro bankovní transakce anebo soukromé emaily.
Tým Zhangové kvantovou informaci uchovává v iontech kovového prvku europia (Eu) ze skupiny lanthanoidů, jinak významného materiálu pro výrobu barevných televizních obrazovek, které byly umístěné v krystalu. Podle nich je technologie založená na médiu v pevném skupenství zajímavou alternativou k laserovým paprskům v optických vláknech, s jejichž pomocí se dnes vytvářejí kvantové sítě o délce kolem sta kilometrů. Podle Zhangové jsou jimi dosažené doby uchování natolik dlouhé, že by si prý lidé měli na jejich technologii zvyknout jako na nejlepší způsob šíření kvantových dat.
Badatelé si představují, že by mohli kvantovou informaci uložit do krystalů s atomy europia a pak by je transportovali do různých částí kvantové sítě, vzdálených od sebe tisíce kilometrů. Své krystaly podle všeho vnímají jako přenosné optické harddisky pro kvantové provázání (entanglement). Když laserovým paprskem zapsali kvantovou informaci do jaderného spinu europia, tak krystal vystavili působení kombinace fixovaných a oscilujících magnetických polí, aby uchovali křehkou a pomíjivou kvantovou informaci. Dojde při tom k izolaci spinů europia a k zabezpečení kvantové informace na relativně dlouhou dobu.
A nejde jen o kvantovou komunikaci. Šéf výzkumu Matthew Sellars, taktéž z Australské národní univerzity si libuje, že s jejich kvantovým harddiskem je také možné důkladně prověřit kvantovou mechaniku. Podle Sellarse jsme až doposud neměli možnost zkoumat kvantový entanglement na tak velkou vzdálenost, jakou právě kvantový harddisk umožňuje. Teď se prý ukáže, jak je naše kvantová mechanika funkční.
Literatura
Australian National University News 8. 1. 2015, Nature 517: 177-180.