Κβαντικό δίκτυο: Φωτόνια μεταδόθηκαν ασύρματα σε απόσταση 21 χιλιομέτρων

Ερευνητές του Brookhaven National Laboratory και του Stony Brook University πέτυχαν τη μετάδοση σωματιδίων φωτός που μετέφεραν κβαντική πληροφορία μέσα από τον ανοιχτό αέρα, καλύπτοντας απόσταση 21 χιλιομέτρων στη Νέα Υόρκη. Η επίδειξη πραγματοποιήθηκε στις 21 Αυγούστου 2026 και χαρακτηρίζεται ως η πρώτη του είδους της στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Η σύνδεση ενώνει δύο ειδικά διαμορφωμένες εγκαταστάσεις: το Quantum Watchtower στην οροφή του Health Sciences Center του Stony Brook και το Quantum Lighthouse στο Brookhaven Laboratory. Κατά την ημερήσια δοκιμή, ένα λέιζερ δημιούργησε κβαντικές καταστάσεις φωτός, καθεμία από τις οποίες περιείχε μόνο λίγα φωτόνια. Τα φωτόνια εξήλθαν από τον πυρήνα οπτικής ίνας διαμέτρου περίπου 5 μικρομέτρων, μικρότερης από το ένα δέκατο του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας, και ταξίδεψαν στον αέρα μέχρι τον δέκτη.

Στην απέναντι εγκατάσταση, ένα γρήγορο σύστημα κάμερας κατέγραψε την άφιξή τους και τα οδήγησε ξανά σε εξαιρετικά λεπτή οπτική ίνα. Το δύσκολο σημείο μιας τέτοιας σύνδεσης είναι η διατήρηση της ακριβούς ευθυγράμμισης σε μεγάλη απόσταση, καθώς η ατμοσφαιρική ανατάραξη μπορεί να μετακινήσει ή να παραμορφώσει την οπτική δέσμη. Για τον λόγο αυτό, η ομάδα ανέπτυξε προσαρμοστικά οπτικά συστήματα με καθρέφτες, φακούς και μηχανισμούς σταθεροποίησης.

Η έρευνα έχει ήδη περάσει και στο επόμενο στάδιο. Σε νυχτερινές δοκιμές, όταν το φως του περιβάλλοντος είναι χαμηλότερο, οι επιστήμονες έστειλαν διεμπλεκόμενα φωτόνια από εργαστήριο φυσικής του Stony Brook προς το Watchtower μέσω ίνας. Στη συνέχεια τα διένειμαν στην ασύρματη οπτική σύνδεση, τα παρέλαβαν στο Quantum Lighthouse και πραγματοποίησαν τις σχετικές μετρήσεις. Η διεμπλοκή συνδέει τις ιδιότητες δύο φωτονίων σύμφωνα με τους κανόνες της κβαντομηχανικής και αποτελεί βασικό εργαλείο για μελλοντικά κβαντικά δίκτυα.

Η νέα σύνδεση προσθέτει ένα ασύρματο τμήμα στο μεγαλύτερο κβαντικό δίκτυο των ΗΠΑ, το οποίο εκτείνεται σήμερα σε περίπου 259 χιλιόμετρα και συνδέει οκτώ κόμβους σε διάφορα ιδρύματα. Μια τρίτη εγκατάσταση βρίσκεται υπό ανάπτυξη στο Yale University, στην άλλη πλευρά του Long Island Sound.

Ο στόχος δεν είναι να αντικατασταθεί άμεσα το σημερινό Internet. Η δοκιμή δείχνει όμως έναν πιθανό τρόπο σύνδεσης μελλοντικών κβαντικών υπολογιστών και αισθητήρων σε σημεία όπου η εγκατάσταση οπτικής ίνας είναι δύσκολη. Οι ερευνητές επιδιώκουν πλέον σταθερή ανταλλαγή κβαντικής πληροφορίας ανάμεσα στις εγκαταστάσεις και περαιτέρω επέκταση του δικτύου.

Πηγή: Brookhaven National Laboratory, Stony Brook University