A Nature tudományos folyóiratban megjelent tanulmányban a hollandiai Delft Műszaki Egyetem fizikusainak egy csoportja ismertette, hogyan értek el áttörést a qubit-teleportálásban. A kvantumszámítógépek már egy ideje léteznek, de ezek az eszközök nem érhetik el teljes potenciáljukat a qubit-teleportáció, vagyis a "kvantuminternet" ereje nélkül.
A bináris bit egy boolean adattípus. Ez azt jelenti, hogy értéke vagy nulla, vagy egy lehet. Egy qubit viszont egyszerre mindkét értéket felveheti. Ez hasonló ahhoz, ahogyan egy érme viselkedik, amikor feldobják, hiszen ilyenkor egyszerre van fej és írás értéke is, mielőtt végül földet ér. Egy qubit tehát lényegesen több információt képes tárolni, mint egy hagyományos bit. Ez azt jelenti, hogy egyetlen qubit két értéket, három qubit nyolc értéket, négy qubit 16 értéket és így tovább. Ahogy nő a qubitek száma, úgy nő exponenciálisan az általuk tárolható információ menyisége is.
A fizikusok három csomópont között teleportálták az adatokat. Korábban ez csak kettő között volt lehetséges. Ezzel a kísérlettel jelezték, hogy a qubit-teleportálás több helyszín között is megvalósítható. "Most kis kvantumhálózatokat építünk a laboratóriumban. De az elképzelésünk az, hogy végül kvantuminternetet építsünk" - mondta Ronald Hanson, a kutatócsapatot vezető delfti fizikus.
Tracy Eleanor Northup, az Innsbrucki Egyetem Kísérleti Fizikai Intézetének kutatója, aki szintén a kvantumteleportációval foglalkozik, elmondta: "Ez nemcsak azt jelenti, hogy a kvantumszámítógép meg tudja oldani a problémát, hanem azt is, hogy nem tudja, mi a probléma. Ez ma még nem így működik. A Google tudja, hogy mit futtatsz a szerverein."
A kvantumszámítógép azért képes qubitet létrehozni, mert a részecskék furcsán viselkednek, ha nagyon kicsik, mint például egy elektron vagy egy fényrészecske, vagy nagyon hidegek, mint például egy egzotikus fém, amelyet közel abszolút nulla kelvinre (vagy -273,15 °C-ra) hűtöttek.
Mivel egyik csomópont között sincs vezető anyag, a kvantuminternet lehetővé teszi a csomópontok közötti megbízható átvitelt még erősen veszteséges hálózati kapcsolatok mellett is, és anélkül, hogy a tényleges adatok elvesznének.
Ez a kvantumösszefonódás tulajdonsága révén működik. Az egyik kvantumrendszer állapotának megváltozása azonnal megváltoztatja a másik, távoli, vele összefonódott kvantumrendszert is. "Az összefonódás után már nem lehet ezeket az állapotokat külön-külön leírni, mert már alapvetően egyetlen rendszerről van szó" - mondta Dr. Northup.
Hanson és csapata egy nitrogénüres rendszert használt. Ez egy apró üres hely a szintetikus gyémántban, amely elektronok csapdázására használható. A csapat három ilyen rendszert épített Alice, Bob és Charlie néven. A kutatók először két Alice-hez és Bobhoz tartozó elektront hoztak össze úgy, hogy egyedi fotonokat küldtek hozzájuk. Mindkét elektronnak ugyanazt a spint adták, és így összefonódtak.
A kutatók ezután az elektron állapotát átvitték Bob szintetikus gyémántjában lévő szénmagra. Ezáltal felszabadult Bob elektronja, amelynek segítségével Charlie-t is be tudták vonni az összefonódásba. Egy kvantumeljárással a kutatók "összeragasztották" a két összefonódást: Alice-t és Bobot Bobbal és Charlie-val.
Ez lehetővé tette az adatok közvetlen teleportálását Alice-ről Charlie-ra, mivel most már összefonódtak egymással. Amikor az adatok qubit-teleportálással utaznak, nem veszhetnek el, és nem is akadályozhatók. Ez potenciálisan olyan szintű titkosítást tesz lehetővé, amelyet lehetetlen lenne visszafejteni.
Bár a teleportáció csupán mintegy 20 méternyi távolságon belül történt, a tudósok bíznak benne, hogy ez több kilométeres körzetben is megvalósítható. Végül ezzel a módszerrel egy új kvantumszámítógép-hálózatot vagy kvantuminternetet hozhatnának létre, amely rendkívül biztonságos és megbízható.
