Teknologi Internet Kuantum Semakin Dekat Setelah Ilmuwan Berhasil Teleportasikan Foton Sejauh 270 Meter

PADERBORN - Sebuah tim peneliti internasional, termasuk para ilmuwan dari Universitas Paderborn, telah mencapai tonggak penting dalam perjalanan menuju internet kuantum. Untuk pertama kalinya, mereka berhasil memindahkan keadaan polarisasi sebuah foton tunggal dari satu titik kuantum ke titik kuantum lain yang terpisah secara fisik. Sederhananya, ini berarti sifat-sifat satu foton dipindahkan ke foton lain melalui teleportasi kuantum.

Dari ScienceDaily, pencapaian ini merupakan langkah kunci untuk jaringan komunikasi kuantum di masa depan. Dalam percobaan tersebut, para peneliti menggunakan tautan optik ruang bebas sepanjang 270 meter untuk menghubungkan sistem-sistem tersebut. Temuan ini telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Communications .

Kolaborasi Membuahkan Hasil

Di Universitas Paderborn, para peneliti doktoral dan pascadoktoral menghabiskan sekitar sepuluh tahun bekerja pada pengukuran optik, analisis data, dan evaluasi. Selama waktu ini, kelompok Profesor Klaus Jöns berkolaborasi erat dengan tim yang dipimpin oleh Profesor Rinaldo Trotta di Universitas Sapienza Roma.

"Eksperimen ini secara mengesankan menunjukkan bahwa sumber cahaya kuantum berbasis titik kuantum semikonduktor dapat berfungsi sebagai teknologi kunci untuk jaringan komunikasi kuantum di masa depan. Teleportasi kuantum yang berhasil antara dua pemancar kuantum independen merupakan langkah penting menuju relai kuantum yang dapat diskalakan dan dengan demikian implementasi praktis internet kuantum," jelas Jöns, kepala kelompok riset 'Perangkat Kuantum Fotonik Hibrida' dan anggota dewan Institut Sistem Kuantum Fotonik (PhoQS) di Universitas Paderborn.

Mengapa Keterikatan (Entanglement) Penting untuk Komunikasi Kuantum?

Sistem terentangle yang terdiri dari banyak partikel kuantum menawarkan keuntungan besar bagi teknologi komunikasi. Alih-alih bergantung pada satu keadaan tunggal yang ditentukan oleh satu foton, sistem ini menciptakan keadaan yang saling terhubung di antara banyak partikel. Pendekatan ini sangat penting untuk aplikasi dalam komunikasi yang aman, pemrosesan data, dan komputasi kuantum.

Keterikatan (entanglement) menghubungkan sifat-sifat spesifik foton, memungkinkan mereka untuk berbagi informasi. Suatu keadaan (state) mewakili unit informasi yang sedang diproses. "Sebelumnya, foton-foton ini berasal dari satu sumber yang sama, yaitu pemancar yang sama. Meskipun telah ada kemajuan signifikan yang dibuat dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan pemancar kuantum yang berbeda untuk mengimplementasikan relai kuantum antara pihak-pihak independen sebelumnya masih di luar jangkauan," kata Profesor Jöns.

Strategi Jangka Panjang dan Teknologi Canggih

Sekitar sepuluh tahun yang lalu, Profesor Jöns dan Trotta menguraikan rencana untuk menggunakan titik kuantum sebagai sumber pasangan foton terentangled dalam sistem komunikasi dan teleportasi. Keberhasilan terbaru mereka menegaskan bahwa pendekatan jangka panjang ini telah berhasil.

"Hasil ini menunjukkan bahwa perencanaan strategis jangka panjang kami telah membuahkan hasil," kata Jöns, menambahkan: "Kombinasi ilmu material yang unggul, nanofabrikasi, dan teknologi kuantum optik adalah kunci keberhasilan kami."

Kolaborasi di Seluruh Eropa Memungkinkan Hasil yang Akurat

Terobosan ini bergantung pada kontribusi dari beberapa pusat penelitian di seluruh Eropa. Titik kuantum direkayasa secara presisi di Universitas Johannes Kepler Linz, sementara fabrikasi nano resonator dilakukan oleh mitra di Universitas Würzburg. Eksperimen teleportasi itu sendiri berlangsung di Universitas Sapienza Roma, di mana para ilmuwan menghubungkan dua bangunan menggunakan tautan optik ruang bebas sepanjang 270 meter.

Sistem ini menggunakan sinkronisasi berbantuan GPS, detektor foton tunggal ultra cepat, dan metode stabilisasi untuk mengatasi turbulensi atmosfer. Fidelitas keadaan teleportasi yang dicapai (yaitu kualitas di mana keadaan kuantum dipertahankan selama teleportasi) mencapai hingga 82 ± 1 persen, melampaui batas klasik lebih dari 10 deviasi standar.

Relai Kuantum

Pencapaian ini membuka pintu menuju tujuan selanjutnya, yaitu mendemonstrasikan 'pertukaran keterikatan' antara dua titik kuantum. Mencapai hal ini akan menciptakan relai kuantum pertama yang menggunakan dua sumber deterministik pasangan foton terentangled. Sumber deterministik dapat menghasilkan foton tunggal secara andal hampir sesuai permintaan, meskipun pengembangannya merupakan tantangan besar.

Kemajuan Paralel Memperkuat Penelitian Kuantum

Hampir pada waktu yang bersamaan, tim peneliti lain dari Stuttgart dan Saarbrücken melaporkan pencapaian serupa menggunakan konversi frekuensi. Bersama-sama, hasil ini menandai tonggak penting bagi penelitian kuantum di Eropa dan membawa visi internet kuantum fungsional lebih dekat ke kenyataan.