Kvantový internet zní jako pojem z laboratoře budoucnosti. Jenže poslední výsledky ukazují, že se z něj pomalu stává technologická realita. Výzkumný tým vedený Jianwei Panem, Qiang Zhangem a Xiaohui Bao z University of Science and Technology of China, která spadá pod Čínskou akademii věd, oznámil zásadní milník v oblasti kvantové komunikace.

Poprvé se podařilo realizovat klíčovou součást takzvaných škálovatelných kvantových opakovačů a následně s jejich pomocí uskutečnit zařízení nezávislou distribuci kvantového klíče na vzdálenost přes 100 kilometrů. Výsledky publikované v prestižních časopisech Nature a Science naznačují, že se otevírá cesta k funkčním kvantovým sítím, které by mohly propojit budoucí kvantové počítače.

Základem celé technologie je kvantové provázání, tedy entanglement. Dvě částice mohou být navzájem propojené tak, že změna jedné okamžitě ovlivní druhou, bez ohledu na vzdálenost. Tento jev umožňuje extrémně bezpečný přenos informací. Problém nastává ve chvíli, kdy se částice přenášejí optickými vlákny. Fotony se postupně ztrácejí a provázání se rozpadá. To dlouhodobě omezovalo praktické využití kvantových sítí na krátké vzdálenosti.

Zdroj: Shutterstock

Opakovače jako stavební kameny nové sítě

Řešením jsou kvantové opakovače. Ty fungují jako mezistanice, které umožňují obnovovat a prodlužovat provázání mezi jednotlivými úseky sítě. Čínský tým nyní předvedl systém, který dokáže vytvořit provázání mezi dvěma paměťovými uzly a udržet jej dostatečně dlouho na to, aby bylo možné propojit další segmenty.

Právě dlouhá životnost provázání je klíčová. Bez ní by nebylo možné budovat rozsáhlejší infrastrukturu. V tomto experimentu se podařilo udržet entanglement déle, než trvá samotné propojení jednotlivých částí sítě. To je zásadní rozdíl oproti předchozím pokusům.

Na základě této technologie vědci poprvé překonali hranici 100 kilometrů při zařízení nezávislé distribuci kvantového klíče, známé jako DI QKD. Tato metoda je považována za jednu z nejbezpečnějších forem šifrování, protože zaručuje bezpečnost i v případě, že samotná zařízení nejsou plně důvěryhodná. Dosavadní experimenty se přitom pohybovaly jen v řádu stovek metrů.

Podle Jianwei Pana jsou právě kvantové opakovače základními stavebními kameny budoucího kvantového internetu. Ten by mohl během příštích deseti až patnácti let propojit univerzální kvantové počítače, umožnit extrémně citlivá měření a zároveň zajistit bezpečnou komunikaci na úrovni, kterou klasické technologie nemohou nabídnout.