Ένα εντυπωσιακό επίτευγμα στον τομέα της κβαντική φυσικής από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας έρχεται να επανακαθορίσει τα όρια του εφικτού στην τεχνολογία της πληροφορίας. Ερευνητές υπό τον καθηγητή Zheng-Hao Liu πέτυχαν να διαχειριστούν ένα φωτόνιο έτσι, ώστε να συνυπάρχει σε 37 διαφορετικές κβαντικές καταστάσεις, ένα κατόρθωμα που δεν έχει προηγούμενο στη φυσική υψηλών διαστάσεων.
Το πείραμα δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο έγκριτο περιοδικό Science Advances και ήδη θεωρείται σημείο καμπής για την επόμενη γενιά κβαντικών εφαρμογών.
Η έρευνα αξιοποίησε μια πρωτοποριακή πλατφόρμα οπτικών ινών με τεχνικές χρονικής πολυπλεξίας (temporal multiplexing), οι οποίες επέτρεψαν την ακριβή δημιουργία και μέτρηση κβαντικών καταστάσεων σε έναν χώρο Hilbert 37 διαστάσεων. Η σημασία αυτής της επίδοσης έγκειται στο ότι κάθε τέτοια κατάσταση μπορεί να κωδικοποιήσει πληροφορία, ανοίγοντας τον δρόμο για κβαντική επεξεργασία και επικοινωνία με πολύ υψηλότερη πυκνότητα πληροφορίας σε σχέση με τα σημερινά δεδομένα.
Παράλληλα, η μελέτη επαναξιολογεί τη σημασία του παραδόξου Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ), ενός κλασικού θεωρητικού πλαισίου της κβαντικής μη τοπικότητας, αποδεικνύοντας ότι όσο υψηλότερη είναι η διαστατικότητα ενός συστήματος, τόσο εντονότερα εκδηλώνεται η απόκλισή του από την κλασική φυσική. Η απόσταση μεταξύ των νόμων που διέπουν τον μακρόκοσμο και αυτών που ισχύουν στο κβαντικό επίπεδο γίνεται ακόμη πιο εμφανής – αλλά και εκμεταλλεύσιμη τεχνολογικά.
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η πλατφόρμα που χρησιμοποιήθηκε είναι συμβατή με υφιστάμενες οπτικές υποδομές, κάτι που καθιστά τη μετάβαση από τη θεωρία στην εφαρμογή πιο ρεαλιστική. Η χρήση κβαντικών bits (qubits) υψηλής διαστατικότητας μπορεί να αναβαθμίσει κρίσιμους τομείς, όπως:
- οι κβαντικοί υπολογιστές επόμενης γενιάς, που θα επεξεργάζονται παράλληλα πολύ μεγαλύτερο όγκο δεδομένων,
- η ασφαλής κβαντική επικοινωνία, με χρήση πολυδιάστατης κωδικοποίησης που θα είναι εξαιρετικά δύσκολο να παραβιαστεί,
- η κβαντική μετρολογία υψηλής ακρίβειας, με εφαρμογές σε βιομηχανίες, υλικά και νανοτεχνολογία.
Ο επικεφαλής της μελέτης, Zheng-Hao Liu, δήλωσε χαρακτηριστικά: «Ακόμη και έναν αιώνα μετά τη θεμελίωση της κβαντικής θεωρίας, εξακολουθούμε να βλέπουμε μόνο την κορυφή του παγόβουνου». Η δήλωση συνοψίζει τον πυρήνα της επιστημονικής πρόκλησης, αλλά και της τεχνολογικής δυναμικής που απορρέει από τέτοιες ανακαλύψεις.
Για επενδυτές, φορείς και εταιρείες που δραστηριοποιούνται στους τομείς του quantum computing, των τηλεπικοινωνιών και της ασφάλειας δεδομένων, το πείραμα αυτό έρχεται να επιβεβαιώσει ότι οι εξελίξεις στο πεδίο επιταχύνονται και αποκτούν πλέον σαφές τεχνολογικό αποτύπωμα.
Οι κβαντικές τεχνολογίες παύουν να είναι απλώς ερευνητικά πειράματα και πλησιάζουν όλο και περισσότερο την αγορά.
