Dansk gennembrud i kvantekommunikation

En gruppe danske forskere under ledelse af professor Eugene Polzik fra Niels Bohr Instituttet har bevist, at det kan lade sig gøre at transportere »noget« fra ét sted til et andet ved hjælp af en lysstråle. Målet med forskningen er at udvikle fremtidens kvantekommunikationsnetværk baseret på teleportation af informationer. Det vil være en helt ny form for kommunikationsnetværk, som vil kunne sende meget større mængder af informationer og på en fuldstændig ubrydelig sikker måde.

»Teleportation er en af de vigtigste byggesten i fremtidens kvantekommunikationsnetværk, og det vil revolutionere kommunikationen med computere. Informationen bliver ikke kodet og behandlet i de nuværende 0 og 1 bits, men i kvantetilstande, som kan eksistere i super-positionstilstande 0, 1, 2 osv. samtidig. Det betyder, at der kan være meget mere information end med almindelige bits. En anden vigtig egenskab er, at informationen indkodet i kvantesuperpositioner i princippet er fuldstændig sikker,« siger Eugene Polzik.

Forsøget på NBI er det første eksempel på teleportation, hvor lys bliver brugt til at transportere informationen, og hvor et atomart objekt, som indeholder tusindvis af milliarder af atomer, bliver brugt til at lagre denne information.

I eksperimentet overføres en information mellem to punkter, A og B, der befinder sig cirka en meter fra hinanden og ikke er forbundet på nogen måde.

Punkt B er en isoleret glasbeholder, der indeholder en gas af cæsium atomer. Så sender man en lysstråle gennem gassen, og der sker det forunderlige fænomen, at de to systemer bliver sammenviklede (entanglede). Dette entanglement er et fundamentalt fænomen i den mikroskopiske kvanteverden. Det, at de nu er sammenviklede betyder, at de har lavet et kvantelink, de er synkroniserede.

Lyset sendes videre til A. Det indeholder ingen kvanteinformationer. Samtidig får A sendt en svag lyspuls med indhold af kvanteinformationer. Informationerne ligger i lysets bølger, som har kvanteegenskaberne. Bølgehøjden (amplituden) angiver styrken, og bølgelængden (fasen) angiver farven af lyset. Men de to former for kvanteinformationerne fra den svage lyspuls kan ikke aflæses samtidig, og derfor kan man ikke umiddelbart tyde budskabet.

De to lysstråler mødes og blandes, og A måler på dem, men informationerne er stadig ren volapyk. A kontakter B med måleresultaterne fra lyset, og på grund af første lysstråles kvantelink med gasatomerne i B, kan B skelne mellem volapyk og information, og resultatet er, at B nu har den teleporterede information.