Experiment s kvantovým provázáním. Kredit: Jan Greune / LMU.

Kvantový entanglement, tedy téměř magické provázání kvantových objektů, který byl pro Einsteina slavnou „spooky action at a distance“, straší fyziky už dlouhá desetiletí. Za tu dobu se již mnohokrát potvrdilo, že nejde o mýtus. Kvantové provázání, díky němuž se změna na jednom z objektů okamžitě projeví na druhém objektu, je opakovaně pozorováno v experimentech, a to na stále větší a větší vzdálenosti. Tenhle fenomén dráždí odborníky, protože by se mohl stát základem kvantové komunikace a bezpečného kvantového internetu.

Harald Weinfurter. Kredit: MCQST.

Tým odborníků německých univerzit Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) a Universität des Saarlandes se nedávno stal držitelem nového rekordu ve kvantovém provázání atomů na dálku, prostřednictvím optického vlákna. Harald Weinfurter a jeho kolegové ve svých experimentech použili dva atomy rubidia, umístěné v laserových pastech, které lze využít jako kvantové paměti, ve dvou různých budovách kampusu LMU. Nejprve byly tyto atomy odděleny 700 metry optického vlákna, které bylo posléze prodlouženo až na 33 kilometrů.

Oba atomy byly excitovány laserovými pulzy a každý z nich vyzářil foton, s nímž byl příslušný atom kvantově provázán. Fotony byly odeslány optickým kabelem a setkaly se uprostřed, v přijímacím zařízení. Tam došlo k jejich vzájemnému kvantovému provázání. Vzhledem k tomu, že stále byly provázány se „svými“ atomy, došlo i ke kvantovému provázání mezi oběma atomy.

Logo. Kredit: Ludwig-Maximilians-Universität München.

Klíčem k úspěchu bylo převedení použitých fotonů na větší vlnové délky. Jejich původní vlnová délka 780 nanometrů byla převedena na 1 517 nanometrů. Tato vlnová délka je přitom blízká vlnové délce 1 550 nanometrů, která se běžně používá v optických vláknech při komunikaci.

Podle badatelů jde o významný krok na cestě k prakticky použitelnému kvantovému internetu. Taková komunikace by byla rychlejší a bezpečnější než dnes. Velkou výhodou přitom je, že, jak se zdá, kvantový internet poběží na existující infrastruktuře optických vláken a satelitů. Dřívější experimenty již potvrdily, že je možné vysílat kvantově provázané fotony na vzdálenost tisíců kilometrů.

Literatura

New Atlas 7. 7. 2022.

Nature 607: 69–73.