Splątanie kwantowe to naprawdę niesamowite zjawisko. Powiązanie ze sobą dwóch cząsteczek tak, że zmiana właściwości jednej wpłynie na drugą bez względu na to, jak daleko te się od siebie znajdują, brzmi niczym magia. W teorii, splątane kwantowo cząsteczki mogłyby znajdować się po przeciwnych stronach Wszechświata i nadal błyskawicznie się ze sobą komunikować.
Rzecz jasna, zjawisko splątania kwantowego rodzi pewne istotne pytania. W końcu, nic nie powinno być w stanie podróżować szybciej niż światło, ale najwyraźniej informacje między splątanymi cząsteczkami mogą. Ta kwestia wyjątkowo drażniła Einsteina, który zwał splątanie kwantowe „upiornym działaniem na odległość” („spooky action at a distance”).
Chociaż zjawisko „splątania kwantowego” nadal wiąże się z wieloma niewiadomymi, to jest obserwowane podczas eksperymentów od dziesięcioleci. Ba, zademonstrowano je już nawet w kosmosie. Teraz dokonano tego ponownie, jednakże na pokładzie rekordowo małego satelity.
Niewielki pojazd o wielkim znaczeniu
Satelita, który był bohaterem najnowszego eksperymentu to SpooQy-1 (którego nazwa niewątpliwie nawiązuje do słynnego cytatu Einsteina). Na jego pokładzie znalazło się urządzenie, które potrafi wytwarzać pary splątanych kwantowo fotonów, oświetlając niebieską, laserową diodą nieliniowe kryształy.
Urządzenie, które wytwarza pary splątanych fotonów na pokładzie satelity SpooQy-1. | Źródło: Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore
SpooQy-1 nie jest pierwszym satelitą kwantowym. Ten honor przypada chińskiemu pojazdowi Micius. Niemniej, jak wspomniałam, SpooQy-1 to zdecydowanie najmniejszy satelita kwantowy. Micius stanowi pełnowymiarowego satelitę o masie 600 kilogramów, tymczasem masa SpooQy-1 wynosi mniej niż 2,6 kilograma. SpooQy-1 to bowiem maszyna typu CubeSat o wymiarach 20 x 10 centymetrów.
Micius to zasłużony pojazd. Nie dość że udowodnił, iż komunikacja kwantowa za pośrednictwem satelity jest możliwa, to wielokrotnie pobił rekord odległości kwantowej teleportacji, teleportując stan kwantowy fotonów nawet na odległość 1400 kilometrów.
Obietnica kwantowego Internetu
Niestety, jeden satelita nie wystarczy, by stworzyć kwantowy Internet – Internet, który może zaoferować chociażby potencjalnie wyższy poziom cyberbezpieczeństwa. Do utworzenia takiego Internetu potrzeba będzie całej sieci satelitów. Najlepiej, gdyby te satelity mogłyby być mniejsze i tańsze w produkcji niż standardowe.
Satelita Spooqy-1 umieszczony na orbicie z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. | Źródło: NASA
Zademonstrowanie splątania kwantowego z pomocą SpooQy-1 pokazuje, że rzeczywiście sieć kwantowych satelitów mogłaby składać się z mniejszych, lżejszych i wydajniejszych energetycznie satelitów. Zatem, rysuje się przed nami ciekawa kwantowa przyszłość.
„W przyszłości nasz system mógłby stanowić część globalnej kwantowej sieci transmitujące sygnały kwantowe do odbiorców na Ziemi lub na innych kosmicznych pojazdach.”, powiedział Aitor Villar, jeden z autorów pracy naukowej poświęconej splątaniu kwantowemu na pokładzie satelity SpooQy-1.
Źródło: The Optical Society, fot. tyt. Centre for QuantumN Technologies, National University of Singapore/NASA