Kvantová teleportace je realitou, vědcům se podařilo teleportovat foton

A teleportující se fotony mohou snadno znamenat bezpečnější komunikaci.

Skupině fyziků se tento týden podařilo teleportovat částici světla, foton, na vzdálenost přibližně 5,6 kilometrů v přímé lince skrze kabel z optických vláken.

Snaha, financovaná americkou agenturou Darpa, nastavila světový rekord ve vzdálenosti kvantové teleportace. Ano, skutečně existují rekordy v kvantové teleportaci, nejde totiž o první takový pokus, ač zatím nejslibnější.

„Taková síť nám umožní zabezpečenou komunikaci bez nutnosti bát se odposlouchávání a dovolí připojení vzdálených kvantových počítačů,“ píše v prohlášení Wolfgang Tittel. Tittel je profesorem fakulty fyziky a astronomie na Calgarské univerzitě, kde se výzkum odehrál.

Předvedení jevu se uskutečnilo ve městě samotném, využitím stávající sítě optických kabelů.

Tittel doufá, že je lidstvo jen o něco více než 10 let od využití kvantové teleportace k online komunikaci.

Pokud je to pravda, jde o skvělou zprávu pro ty z nás, co si zakládají na maximálním možném zabezpečení.

„Co potřebujeme k zabepečené komunikaci skrze jakýkoli kanál je šifrování,“ vysvětluje Tittel Computerworldu během rozhovoru. „Dnes se to dělá pomocí matematických algoritmů. Zatímco současným počítačům prolomení těchto algoritmů zabere tisíce let, kvantové počítače by mohly být schopny dešifrovat současnou kryptografii za výrazně kratší dobu – za sekundy místo tisíciletí.“

To znamená, že až kvantové počítače opravdu proniknou na trh, což bude dle Tittela během 10 až 20 let, naše šifrovaná komunikace nebude stačit. Není sám, co předpovídá takový vývoj – na postkvantové kryptografii pracuje vícero významných subjektů.

Zde však prichází na řadu právě kvantová teleportace.

S touto technologií by počítače mohly otisknout informaci nebo šífrovací klíč na foton – podobně, jako tiskneme písmena na papír – a pak jej teleportovat přímo k příjemci.

Pokud by se někdo pokusil zachytit informaci na fotonu během teleportace, informace se automaticky změní – pro útočníka i příjemce.

„Jde o základní princip kvantové mechaniky, který ve světě tradiční fyziky chybí – nemožnost kopírování,“ popisuje Tittel. „V kvantovém prostředí je perfektní zkopírování informace nemožné. Znamená to, že pokud od někoho přijmete informaci a její šifrovací klíč bude odlišný, můžete z toho vydedukovat, že se někdo pokusil informaci zachytit. Pokud zůstane klíč stejný, informace dorazila bezpečně.“

Tato technologie již vlastně existuje, ačkoli v notně omezené podobě; firma ID Quantique z Ženevy ve Švýcarsku nabízí kvantově zabezpečené kryptovací technologie a podobný experiment s kvantovou kryptografií uskutečnila také Čína.

Technologii v současné podobě však omezuje vzdálenost, kterou lze kvantově zabezpečenou informaci odeslat: maximum je jen lehce pod 100 kilometrů.

„Šifrovací klíče bychom mohli rozeslat po městě, ale ne o moc dál,“ říká Tittel. „Ne přes celou Kanadu například, ani mezi velkými městy.“

V budoucnu by však měla být možná vzdálenost kvantové teleportace neomezená, dodal.

Tittelův experiment je založen na teorii kvantového provázání, což je velice sofistikovaná součást kvantové mechaniky – natolik sofistikovaná, že velkou část 20. století vědci pouze řešili, zda vůbec existuje.

Díky provázání spolu mohou dva objekty, fyzicky nepropojené, komunikovat a spolupracovat.

„Být provázaný znamená, že dva fotony tvoří provázaný pár a mají vlastnosti, které jsou pro ně společné, nehledě na jejich vzdálenost,“ popisuje Tittel v psaném prohlášení. „Když je jeden foton poslán například na radnici, zůstane provázány s tím zde na univerzitě.“

Jak Tittel vysvětlil, technologie musí nejprve pokročit, aby bylo možné sestavit skutečnou kvantovou síť. Konkrétně bude nutné vyvinout funkční kvantovou paměť, fungující na světelném principu; jde o něco jako HDD pro kvantový stav.

Momentálně existuje pouze v laboratořích.

„Náš cíl či další kroky spočívají ve vylepšení kvantových pamětí a kvantové teleportace a následné vybudování kvantové sítě přes celé Calgary, pak přes Edmonton a následně Albertu,“ říká Tittel. „Budeme využívat tento způsob komunikace ještě předtím, než se stanou běžně dostupné kvantové počítače, které snadno prolomí stávající šifrování.“

A co teleportace lidí jako ve Star Treku? Jsme tomu blízko, bude to v nedaleké budoucnosti možné, alespoň za našeho života?

Zkrácená odpověď profesora Tittela příliš nepřekvapí.

Ne.