Keterikatan kuantum akan membuat internet kuantum “tidak dapat diretas” berkat perutean kuantum

Sedang mencari: Keterikatan kuantum akan menghilangkan hampir semua masalah keamanan yang dihadapi internet modern. Setidaknya inilah teorinya. Menurut penelitian baru, ada cara (teoritis) untuk “mengarahkan” foton terjerat untuk menghindari kehilangan informasi.

Profesor Mehul Malik telah mempelajari teknologi kuantum selama 15 tahun. Dengan timnya di Heriot-Watt Institute for Optical and Quantum Sciences, Malik telah menemukan metode baru untuk mentransmisikan informasi kuantum pada serat optik — yang membantu menghindari kehilangan data dan membawa konsep internet kuantum selangkah lebih dekat ke kenyataan.

Internet kuantum adalah model teoretis dari jaringan generasi berikutnya berdasarkan fenomena aneh yang termasuk dalam teori komputasi kuantum. Fenomena paling aneh dikenal sebagai keterikatan kuantum, yang menggambarkan dua partikel atau kelompok partikel (katakanlah, dua foton cahaya) yang tetap terhubung tanpa memandang jarak. Keadaan kuantum partikel terjerat tidak dapat dijelaskan secara independen dari keadaan partikel lain, terlepas dari kecepatan cahaya.

Teknologi kuantum mencoba untuk memanfaatkan sifat kuantum dari partikel subatom untuk mengembangkan komputer yang sangat kuat, atau untuk secara dramatis meningkatkan keamanan komunikasi jaringan dan sistem navigasi. Masalah dengan keterikatan kuantum, bagaimanapun, adalah bahwa “mengirim” foton terjerat melalui serat optik menjadi sulit untuk jarak jauh karena kebisingan dan kehilangan informasi.

“Bahkan serat optik terbaik di dunia akan mengalami kerugian tertentu per kilometer, jadi itu rintangan besar dalam membuat bentuk komunikasi kuantum ini menjadi mungkin,” kata Malek. Namun, penelitian baru yang dia dan timnya kembangkan menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa “keterikatan kuantum dapat menahan kebisingan dan kerugian – dan masih bertahan dalam bentuk kuat yang dikenal sebagai kemudi kuantum.”

Perutean kuantum adalah teknik yang dapat meningkatkan kekokohan keterikatan dengan menggunakan “qudit”, yang pada dasarnya adalah susunan qubit (setara dengan bit dalam komputasi kuantum) yang disusun dalam berbagai dimensi. Para peneliti menggunakan struktur spasial cahaya untuk menjerat foton dalam ruang 53 dimensi yang terdiri dari “piksel” cahaya.

Hasilnya: penyetelan kuantum memungkinkan mereka mengangkut foton terjerat melalui kondisi derau dan kehilangan yang setara dengan kabel serat optik sepanjang 79 kilometer—bahkan dengan derau putih sebanyak 36% yang berasal dari sinar matahari yang bocor ke dalam eksperimen. Temuan berlawanan dari penelitian baru ini, kata Malik, adalah bahwa peningkatan jumlah dimensi dalam keterikatan kuantum juga secara dramatis mengurangi waktu yang diperlukan untuk mengukur hasil.

“Aliran informasi yang efisien dan andal terletak di jantung masyarakat modern saat ini,” jelas sang profesor. Untuk membangun internet “kuantum” seperti itu, “kita harus dapat mengirim keterikatan kuantum melintasi jarak dunia nyata” dengan menahan kebisingan dan kehilangan transmisi.