Vědci prolomili kvantové úzké hrdlo: Jeden paprsek světla přenáší 23 zabezpečených kanálů najednou

Vědci z Bar-Ilan University dosáhli významného pokroku v oblasti zpracování kvantových informací. Předvedli metodu, která umožňuje současně odesílat, manipulovat a měřit kvantové informace napříč mnoha frekvenčními kanály, namísto dosavadního zpracování po jednom.

Vědci z Bar-Ilan University dosáhli významného pokroku v oblasti zpracování kvantových informací. Předvedli metodu, která umožňuje současně odesílat, manipulovat a měřit kvantové informace napříč mnoha frekvenčními kanály, namísto dosavadního zpracování po jednom. Tento objev, publikovaný v časopise Science Advances, by mohl zásadně zefektivnit kvantové komunikační technologie, jako je bezpečná distribuce klíčů a kvantová teleportace, díky využití obrovské šířky pásma, která je již dostupná v kvantových světelných zdrojích.

Hlavním omezením v současném zpracování kvantových informací není samotný světelný zdroj, ale technologie měření. Kvantové světelné zdroje dokážou pracovat v extrémně širokém optickém spektru, avšak standardní detektory jsou schopny změřit jen nepatrný zlomek této šířky pásma. Velká část dostupné kapacity tak zůstává nevyužita. Tým z Bar-Ilan University toto úzké hrdlo překonal pomocí metody, kterou vynalezli pro ultrarychlou kvantovou detekci, konkrétně parametrické homodynní detekce. Ta jim umožňuje detekovat kvantové provázání světla napříč mnoha frekvenčními kanály současně.

Jako důkaz principu tým experimentálně demonstroval distribuci kvantových klíčů s kontinuální proměnnou (CV-QKD) přes 23 nezávislých spektrálních kanálů, přičemž v každém z nich byla schopnost detekovat pokusy o odposlech. Současně předvedli i multiplexní kvantovou teleportaci. Profesor Avi Pe'er, který studii vedl, zdůrazňuje, že kvantové systémy již nemusí pracovat kanál po kanálu. Místo toho lze optické spektrum využít k paralelnímu provozu mnoha kanálů, což by mohlo zvýšit propustnost kvantových protokolů o řády. Tato metoda otevírá cestu k masivně paralelnímu kvantovému zpracování, přičemž realistické systémy by v budoucnu mohly podporovat tisíce kanálů, což je klíčový krok k rozšíření kvantové komunikace na úroveň reálného světa.