Prihajajo kvantni usmerjevalniki
Kvantni računalniki so še daleč, saj se moramo najprej naučiti obvladovati in zadosti dolgo shranjevati kubite (kvantne bite), a napredek je očiten. Področje je teoretično že dobro raziskano, poznani so algoritmi in možnosti uporabe kubitov, dopolniti je treba le še praktično (eksperimentalno) implementacijo kubitov.
Ena izmed uporabe kubitov je absolutno varni prenos kriptografske informacije, kar se lahko uporabi za deljenje šifrirnih ključev. Zaradi narave kubitov je namreč mogoče s stoodstotno zanesljivostjo zagotoviti, da ključa med prenosom ni videl nihče.
Za vsem skupaj stojita dve ključni lastnosti kubitov. Prva je superpozicija stanj, v kateri se kubit nahaja. To pomeni, da kubit hkrati obstaja v obeh stanjih (0 in 1, skupina n kubitov pa v vseh 2n stanjih) z različnimi verjetnostmi. Druga ključna lastnost pa je nestabilnost te superpozicije, saj se sčasoma zaradi motenj iz okolice (pojavu pravimo kvantna dekoherenca) sesede v eno samo klasično stanje. Enako naredi tudi meritev, ki superpozicijo uniči in kot rezultat vrne eno izmed stanj z ustrezno verjetnostjo. Meritev namreč vedno vpliva na sam delec, in sicer mu spremeni položaj, stanje in/ali hitrost.
To izkorišča kvantni prenos šifrirnega ključa, saj obstoj prisluškovalca povzroči spremembo stanja kubitov, kar zlahka odkrijemo. Super, sedaj se jih moramo le naučiti prenašati.
S kubiti je zaradi superpozicije stanj mogoče početi zanimive stvari, med katerimi se najbolj zanimivo sliši kvantni teleport. Tu ne gre za takojšnji prenos na drugo mesto v vesolju, kot bi lahko sklepali iz filmov, ampak za prenos stanja kubita, ne da bi fizično prenesli delec. V ta namen potrebujemo kvantno prepleten part delcev (kvantno prepleteni delci imajo značilnost, da lahko z meritvijo stanja enega delca takoj dobimo informacijo o drugem delcu, ki ima ravno komplementarno značilnosti, pa četudi je na drugi strani vesolja), recimo jima A in B. Pri kvantnem teleportu oddajniku in sprejemniku pošljemo kvantno prepletena delca, potem pa na strani oddajnika izvedemo kvantno transformacijo na enem delcu iz para (A) ter na nekem drugem kvantnemu delcu (C), katerega stanje želimo prenesti. S tem smo vplivali tudi na stanje delca B, ki je prepleten z A. Rezultat transformacije nad A prenesemo do mesta B s klasičnima bitoma (potrebujemo dva), potem pa glede na dejansko preneseno izmed štirih možnosti, v katerih sta klasična bita, na kubitu B izvedemo ustrezno kvantno transformacijo. Z njo preide B v isto superpozicijo stanj, kakor je bil C (in mu je dejansko enak), ne da bi kubit C dejansko kam potoval. V resnici A in C med postopkom uničimo, zato gre za teleport in ne kopiranje. Kopiranje je namreč nemogoče.
Kaj vse skupaj pomeni? Da je delo s kubiti sila težavno, saj jih ne moremo kopirati ali sploh brati, saj to takoj uniči superpozicijo stanj in nas pusti v enem klasičnem stanju. Problematično, dasi izvedljivo je prenašanje kubitov in njihov teleport, saj se zaradi kvantne dekoherence iz okolice kvantna stanja sorazmerno hitro porušijo. Zato je težko napraviti kvantne usmerjevalnike (quantum routers).
Raziskovalci z Univerze Delft so izpopolnili metodo, ki bo omogočila izdelavo kvantnih usmerjevalnikov. Dušikove atome so vgradili v rešetko iz kristala diamanta ter na njihovo stanje vplivali z mikrovalovi. S tem jedra dušikovih atomov prevzamejo kvantno stanje. To stanje potem prenesejo z jedra na elektronski spin, da jih je lažje manipulirati. Potem pošljejo kvantno prepletena kubita na dva kristala in na prvem izvedejo ustrezno kvantno transformacijo, prenesejo klasična bita na drugi kristal in po ponovni transformaciji tam dobijo isti kubit kot na prvem kristalu. Z drugimi besedami: praktično so uspeli izvesti kvantni teleport, ki je teoretično že dlje časa utemeljen in pojasnjen.
S kvantnim teleportom so prenesli informacijo o kubitu z enega mesta na drugo, ne da bi ga dejansko prebrali (in s tem uničili). Potem je mogoče na isti način kubit teleportirati z drugega mesta naprej, tako da tehnologija omogoča izdelavo kvantnih usmerjevalnikov za posredovanje prometa. Za zdaj sta kristala tri metra narazen, za komercialno delovanje pa bo treba to razdaljo precej podaljšati.
Sicer pa smo o kvantnih računalnikih pisali decembra.
