Teleportasi Kuantum yang 'Mustahil' Kini Tercapai dengan Kabel Internet Umum

Perkembangan ini menunjukkan bahwa komunikasi kuantum mungkin tidak memerlukan jalur khusus, yang membuka jalan bagi integrasi berbagi data kuantum dan klasik yang lebih mudah dan meluas.

Insinyur Universitas Northwestern baru-baru inu membuat kemajuan luar biasa dalam komputasi dan komunikasi kuantum, mendemonstrasikan teleportasi kuantum melalui kabel serat optik standar yang sudah membawa lalu lintas Internet sehari-hari.

Jalan menuju jaringan kuantum

Berita tersebut berpusat pada gagasan bahwa sinyal kuantum, informasi yang dibawa oleh partikel cahaya halus yang dikenal sebagai foton, dapat bergerak bersama lalu lintas Internet sehari-hari tanpa kehilangan integritasnya.

Dilansir Earth, terobosan yang telah dipublikasikan dalam jurnal Optica ini menunjukkan teleportasi kuantum, sebuah proses di mana keadaan partikel (seperti foton) ditransfer ke partikel lain yang jauh tanpa partikel awal bergerak secara fisik.

Ilmu di balik teleportasi kuantum

Dengan menggunakan foton terjerat, metode ini memungkinkan berbagi data yang aman dan hampir seketika dan membuka jalan bagi jaringan kuantum masa depan.

Tim peneliti berhasil menguji pengaturan yang memungkinkan informasi kuantum mengalir melalui aliran data Internet reguler yang ramai tanpa gangguan.

Pencapaian ini mengatasi salah satu rintangan terbesar dalam menjadikan jaringan kuantum kenyataan praktis.

Prem Kumar, yang mengawasi penelitian tersebut, adalah seorang profesor teknik listrik dan komputer di Sekolah Teknik McCormick , Northwestern .

Ia dikenal atas kontribusinya pada komunikasi kuantum dan menjabat sebagai direktur Pusat Komunikasi dan Komputasi Fotonik.

Dalam karya terbaru mereka, Kumar dan para kolaboratornya memperkenalkan cara berpikir baru tentang sinyal kuantum bersama dengan rekan-rekan klasik mereka.

Keterikatan dalam komunikasi kuantum

Teleportasi kuantum menonjol karena menggunakan keterikatan sebagai cara untuk bertukar informasi tanpa secara fisik mengirimkan materi melintasi jarak tertentu. Konsep ini ditelusuri kembali ke Einstein, Podolsky , dan Rosen pada tahun 1935.

Sejak saat itu, para ilmuwan telah menguji keterikatan kuantum di laboratorium, yang berpuncak pada proposal resmi untuk teleportasi kuantum pada tahun 1993.

Salah satu daya tarik terbesar dari teleportasi kuantum adalah bahwa hal itu dapat terjadi hampir secepat cahaya bergerak. Foton dapat terjerat sehingga melakukan pengukuran pada satu foton secara instan akan memengaruhi pasangannya, tidak peduli seberapa jauh jaraknya.

“Ini sangat menarik karena tidak ada yang mengira hal itu mungkin; pekerjaan kami menunjukkan jalan menuju jaringan kuantum dan klasik generasi berikutnya yang berbagi infrastruktur serat optik terpadu. Pada dasarnya, hal itu membuka pintu untuk mendorong komunikasi kuantum ke tingkat berikutnya,” kata Kumar dengan antusias. 

Melindungi foton yang halus

Memastikan jalur yang jelas untuk foton tunggal melibatkan lebih dari sekadar menambahkannya ke kabel aktif. Lalu lintas Internet biasa biasanya bergantung pada jutaan partikel cahaya, sehingga beberapa foton kuantum dapat dengan mudah hilang atau kewalahan.

Tim Northwestern melakukan studi terperinci tentang bagaimana cahaya menyebar di dalam kabel untuk melihat apakah ada panjang gelombang tertentu yang mengalami lebih sedikit gangguan.

Mereka menentukan titik optimal itu dan menambahkan filter khusus untuk mengurangi gangguan yang dihasilkan oleh lalu lintas data normal.

"Teleportasi kuantum memiliki kemampuan untuk menyediakan konektivitas kuantum secara aman antara node yang berjauhan secara geografis," kata Kumar. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa jaringan kuantum skala besar mungkin memerlukan sistem khusus. Kini, temuannya mengungkapkan bahwa hal ini mungkin tidak sepenuhnya diperlukan, jika sinyal diposisikan di tempat yang tepat dalam spektrum.

Uji coba pertama di saluran sibuk

Demonstrasi awal teleportasi kuantum biasanya melibatkan pengaturan murni atau serat khusus.

Beberapa peneliti percaya bahwa kabel di dunia nyata, yang penuh dengan sinyal, akan meredam cahaya kuantum yang redup. Asumsi itu terbukti salah.

Dalam pengujian di Northwestern, para peneliti menjalankan sinyal kuantum dan komunikasi klasik melalui kabel serat optik yang sama tanpa bertabrakan.

Mereka mengukur seberapa baik informasi kuantum sampai di tujuannya dan memastikan bahwa informasi tersebut masih benar di ujung lainnya.

“Pekerjaan kami menunjukkan jalan menuju jaringan kuantum dan klasik generasi berikutnya,” rangkum Kumar.

Infrastruktur dunia nyata

Rencana jangka pendeknya adalah memperluas sistem ke jaringan yang lebih panjang dan kemudian beralih ke sambungan serat bawah tanah.

Kelompok tersebut percaya bahwa peralihan ke kabel dunia nyata bisa jadi merupakan langkah selanjutnya. Berdasarkan teleportasi pasangan tunggal, mereka juga ingin bereksperimen dengan beberapa pasang foton yang saling terkait untuk mencapai langkah penting lainnya yang dikenal sebagai pertukaran keterikatan.

Jika tonggak sejarah itu tercapai, jaringan kuantum dapat mulai terbentuk di berbagai wilayah, bukan hanya di antara dua titik.

Untuk operasi penting dalam keuangan, pertahanan, dan manajemen data, jaringan semacam itu dapat menawarkan koneksi yang lebih aman berkat kerahasiaan metode kuantum yang melekat, di mana setiap gangguan dapat langsung terlihat.

Aplikasi yang lebih luas

Kapasitas untuk mendukung koneksi kuantum tanpa menyiapkan kabel khusus membuat banyak ide baru lebih layak.

Komputasi kuantum terdistribusi, yang mengandalkan tautan beberapa komputer kuantum di lokasi berbeda, akan lebih sederhana untuk dibangun.

Tugas penginderaan jarak dan metrologi tingkat lanjut juga dapat memperoleh manfaat dari tautan kuantum yang lebih stabil.

Bahkan di luar komputasi, jaringan kuantum berpotensi memacu teknologi baru dalam enkripsi, pencitraan, dan eksperimen fisika fundamental.

Para peneliti juga telah membahas penggunaan keterikatan kuantum untuk menyinkronkan jam jarak jauh atau untuk berbagi angka acak untuk kriptografi pada tingkat keamanan yang belum pernah ada sebelumnya.

Pentingnya teleportasi kuantum

Teleportasi kuantum telah berkembang dari teori yang menarik menjadi alat yang semakin praktis.

Meskipun tidak pernah mudah untuk mengintegrasikan sinyal kuantum yang rumit, pencapaian kelompok Northwestern meningkatkan keyakinan bahwa integrasi tersebut dapat dicapai.

Banyak ahli meyakini bahwa membangun infrastruktur khusus merupakan biaya yang tidak dapat dihindari dari jaringan kuantum.

Menurut laporan Kumar, jika panjang gelombang dipilih dengan saksama, sinyal klasik dan informasi kuantum dapat hidup berdampingan dengan baik. Pola pikir ini menghindarkan organisasi dari pemasangan jaringan kabel baru.

Masa depan pada teleportasi kuantum

Dalam penelitian mendatang, para peneliti berencana untuk memperluas cakupan pendekatan mereka dalam segmen yang lebih panjang untuk memastikan bahwa metode tersebut tetap stabil saat kabel membentang jauh melewati lab. Mereka juga akan merancang demonstrasi multi-simpul untuk memverifikasi bahwa metode tersebut dapat menangani lebih dari satu tautan.

Ada banyak kegembiraan bahwa saluran komunikasi yang ada, setelah disetel dengan tepat, dapat membawa data kuantum ke titik-titik yang jauh.

Dengan kemungkinan seperti itu di cakrawala, teleportasi kuantum dapat bergeser dari konsep teoritis menjadi alat yang mengubah komunikasi.

Masa depan mungkin melihat jaringan kuantum dan klasik bekerja berdampingan dengan cara yang dulunya terdengar mustahil.