Kvantni Internet

Naučnici su uspostavili kvantno logičko kolo u svetlosnom (optičko) vlaknu, polažući temeljac za kvantne računarske mreže. I za kvantni Internet, zašto da ne?

Kvantni kompjuteri predstavljaju glavolomni istraživački izazov, do sada najvećim delom potkrepljen povremenim uspešnim prenosima podataka na malim razdaljinama iza zatvorenih vrata pojedinih laboratorija. Profesor Prem Kumar, stručnjak za elektroinženjerstvo i računarske nauke na Severozapadnom univerzitetu (SAD), nedavno je preduzeo korake da ih učini upotrebljivim u svakodnevnom životu. Sa svojim saradnicima je sklopio kvantno logičko kolo – osnovni sastojak kvantnih računara – i to u svetlovodu.

Dotični deo kola u stanju je da pouzdano prosleđuje podatke stotinama kilometara – od jednog do drugog kvantnog kompjutera, a i da na vlastitom izvršava složene matematičke zadatke. U najkraćem, to je svojevrsni prekidač u koji prispeva svetlosni poticaj, obavi se logička radnja (operacija) i izađe drugačiji svetlosni odgovor. Ni u čemu se ne razlikuje od uobičajenog u računarima koji električno pobuđivanje pretvaraju u digitalne „jedinice” (1) i „nule” (0).

I „jedinica” i ”nula”

Slično logičko kolo Prem Kumar je osmislio ranije, ali se zasnivalo na prenošenju laserskog zraka kroz vazduh, a ne kroz optički kabl. S novoizvedenim utire se put kvantnim kompjuterima sa svetlovodima. Novi pristup trebalo bi uskoro da se proveri u prvom prenošenju javne prodaje (aukcija) kroz kvantnu mrežu.

Proučavanje postavki kvantnog računarstva otpočelo je osamdesetih godina minulog veka u IBM-u, Masačusetskom institutu za tehnologiju (MIT) i drugim istraživačkim ustanovama. Kvantni kompjuter je naprava koja obrađuje bitove podataka oslanjajući se na neobično kvantnomehaničko svojstvo čestica, kao što su elektroni i fotoni.

Prema teorijskim razmatranjima, oni su u stanju da obave kudikamo više proračunavanja od običnih kompjutera, u kojima se bit iskazuje kao – „jedinica” (1) i „nula” (0). U kvantnim računarima, međutim, kubit (kvantni bit) može istovremeno da bude i „jedinica” (1) i „nula” (0). Baratajući s više vrednosti odjednom, snaga kvantnih računara se udvostručuje sa svakim dodatnim kubitom; sa stotinak znatno nadmaši današnje najbrže superkompjutere!

Jednoobrazni fotoni

Kubiti su satkani od isprepletenih fotona, a zahvaljujući fizičkoj pojavi zvanoj polarizacija ostaju povezani (isprepletani) čak i na rastojanjima od stotinak kilometara. Drugim rečima, u takvom kolopletu jedan drugom prenose promene stanja ili poruke. U skorašnjem naučnom članku, objavljenom u uglednom časopisu „Fizikal rivju leters”, Prem Kumar napisao je da je iskoračio dalje: osmislio je logičko kolo koje prepliće parove fotona. Da bi ono ispunjavalo svoju ulogu, čestice svetlosti moraju da budu jednoobrazne u svakom pogledu, izuzev u usmerenju (orijentacija) vlastitog elektromagentskog polja ili polarizaciji.

I šta se događa?

Kada istovetni fotoni jureći kroz svetlosno vlakno stignu do logičkog kola, zavisno od vlastite polarizacije usmere se u različite smerove, i tako pojedini parovi postaju isprepleteni. Na osnovu toga koliko je fotona prošlo izračunava se u kojom meri je logičko kolo delotvorno ili nije.

Ostali naučnici ističu da je najveće postignuće dotičnpg pristupa u tome što je izvodljiv u svetlosnom vlaknu, čime se utire put kvantnom prenosu (komunukacije) na velikim razdaljinama. Da poticaj (signal) ne bi previše oslabio ili sasvim nestao, duž svetlosnog puta postojaće pojačivači (repetitori).

Profesor Set Lojd iz Masačusetskog instituta za tehnologiju, vodeći znalac kvantnog računarstva u svetu, smatra da je načinjen krupan korak ka kvantnom Internetu. Buduća mreža uveliko će svojim protokom podataka – i u brzini i u količini – premašiti današnju.