Internet kwantowy: pokonano 100-kilometrowy kamień milowy w bezpiecznej transmisji

Przełom w technologii repeaterów kwantowych umożliwił bezpieczną komunikację kwantową na dystansie ponad 100 kilometrów.

Chińscy naukowcy dokonali kluczowego postępu w technologii repeaterów kwantowych. Osiągnięcie długotrwałego splątania pozwoliło na rozszerzenie niezależnej od urządzeń dystrybucji klucza kwantowego poza barierę 100 kilometrów, co stanowi milowy krok w budowie bezpiecznej sieci internetowej w przyszłości.

Naukowcy pod kierownictwem Jianwei Pana, Qianga Zhanga i Xiaohui Bao z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin (USTC), będącego częścią Chińskiej Akademii Nauk (CAS), osiągnęli ważny kamień milowy w komunikacji kwantowej. Po raz pierwszy zademonstrowano kluczowy komponent wymagany do skalowalnych repeaterów kwantowych, co umożliwiło realizację niezależnej od urządzeń dystrybucji klucza kwantowego (DI-QKD) na dystansie 100 kilometrów.

➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: Rurki próżniowe mogą zrewolucjonizować sieci kwantowe

Wyniki badań, opublikowane w prestiżowych czasopismach „Nature” i „Science”, stanowią istotny postęp w budowie funkcjonalnego internetu kwantowego. Praca ta wzmacnia pozycję Chin w ścisłej czołówce światowych badań nad technologiami kwantowymi.

Czym jest internet kwantowy?

Sednem informatyki kwantowej jest dążenie do stworzenia sieci, które są jednocześnie wysoce bezpieczne i niezwykle wydajne. Sieci te łączą w sobie:

• Precyzyjną metrologię kwantową: niespotykana dotąd czułość pomiarów.
• Komunikację kwantową: całkowicie bezpieczna transmisja danych.
• Rozproszone obliczenia kwantowe: znacznie szybsze przetwarzanie informacji dzięki łączeniu mocy wielu jednostek.

Pokonywanie ograniczeń odległości

Istotnym wyzwaniem technicznym w komunikacji kwantowej jest niezawodna dystrybucja splątania kwantowego na duże odległości. Fotony przemieszczające się przez światłowody ulegają stopniowemu rozproszeniu i zanikowi, co dotychczas drastycznie ograniczało zasięg bezpośredniej transmisji.

Ten sam problem dotyczy dystrybucji klucza kwantowego (QKD), będącej fundamentem bezpiecznej komunikacji. Choć technologia DI-QKD zapewnia bezpieczeństwo nawet przy użyciu urządzeń, które nie są w pełni zaufane, wcześniejsze eksperymenty były ograniczone do odległości zaledwie kilkuset metrów.

Przełomowa rola repeaterów kwantowych

Aby przekroczyć barierę odległości, zespół opracował system regeneratorów (repetytorów) kwantowych zdolny do tworzenia splątania między dwoma oddzielnymi węzłami. Łącząc te węzły poprzez wymianę splątania, badacze z powodzeniem rozszerzyli zasięg komunikacji.

Kluczowe osiągnięcia eksperymentu:

• Długotrwałe splątanie: po raz pierwszy na świecie osiągnięto splątanie atom-atom odpowiednie dla skalowalnych architektur, utrzymujące się znacznie dłużej niż czas potrzebny na nawiązanie połączeń między segmentami sieci.
• Rekordowy dystans: rozszerzenie zasięgu DI-QKD powyżej 100 km przy użyciu pojedynczych atomów.

Jiawei Pan, lider zespołu badawczego, podkreślił znaczenie tych „cegiełek”, nazywając je fundamentem, który umożliwi rozwój uniwersalnych komputerów kwantowych w ciągu najbliższych 10–15 lat.

„W ten sposób powstanie internet kwantowy, łączący precyzyjne czujniki informacji z superkomputerami w sposób bezpieczny i wydajny” – podsumowuje profesor Pan.

Praca chińskich naukowców otwiera drogę do praktycznych, dalekosiężnych sieci kwantowych, które mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki ludzkość przetwarza i przesyła najbardziej wrażliwe informacje.

„Long-lived remote ion-ion entanglement for scalable quantum repeaters” („Długowieczne zdalne splątanie jonowo-jonowe dla skalowalnych wzmacniaczy kwantowych”) autorstwa Wen-Zhao Liu, Ya-Bin Zhou, Jiu-Peng Chen, Bin Wang, Ao Teng, Xiao-Wen Han, Guang-Cheng Liu, Zhi-Jiong Zhang, Yi Yang, Feng-Guang Liu, Chao-Hui Xue, Bo-Wen Yang, Jin Yang, Chao Zeng, Du-Ruo Pan, Ming-Yang Zheng, Xingjian Zhang, Shen Cao, Yi-Zheng Zhen, You Xiao, Hao Li, Lixing You, Xiongfeng Ma, Qi Zhao, Feihu Xu, Ye Wang, Yong Wan, Qiang Zhang i Jian-Wei Pan, 2 lutego 2026 r., Nature.
DOI: 10.1038/s41586-026-10177-4

„Device-independent quantum key distribution over 100 km with single atoms” (pol. „Niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego na odległość 100 km z pojedynczymi atomami”) autorstwa Bo-Wei Lu, Chao-Wei Yang, Run-Qi Wang, Bo-Feng Gao, Yi-Zheng Zhen, Zhen-Gang Wang, Jia-Kai Shi, Zhong-Qi Ren, Thomas A. Hahn, Ernest Y.-Z. Tan, Xiu-Ping Xie, Ming-Yang Zheng, Xiao Jiang, Jun Zhang, Feihu Xu, Qiang Zhang, Xiao-Hui Bao i Jian-Wei Pan, 5 lutego 2026 r., Science.
DOI: 10.1126/science.aec6243

źródło: Nature | Science | SciTechDaily