Udane doświadczenie w USA z siecią kwantową

Udane doświadczenie w USA z siecią kwantową

"....Naukowcy z Brookhaven National Laboratory Departamentu Energii USA (DOE) oraz Uniwersytetu Stanowego Nowego Jorku w Stony Brook (Stony Brook University) z powodzeniem przesyłali cząstki światła zawierające informacje kwantowe przez otwarte powietrze między obiema instytucjami. To pierwsza tego typu demonstracja w Stanach Zjednoczonych i kluczowy kamień milowy w przedłużeniu najdłuższej sieci kwantowej w kraju, już łączącej osiem węzłów w kilku instytucjach, poza granice światłowodów. Żaden inny kraj nie zrobił tego na taką skalę. Stany Zjednoczone właśnie to zrobiły.

"Przyszłość nauki o informacji kwantowej będzie zależeć nie tylko od tego, co potrafią pojedyncze komputery kwantowe i urządzenia, ale także od naszej zdolności do ich łączenia" – powiedział podsekretarz DOE ds. nauki Darío Gil. "W miarę jak DOE rozwija swoją misję Genesis, budujemy ekosystem badawczy, w którym zaawansowane obliczenia, sztuczna inteligencja i technologie kwantowe mogą współpracować, by stawić czoła naszym najbardziej złożonym wyzwaniom naukowym. Możliwości prezentowane dziś przez Brookhaven Lab i Stony Brook University są ważnym krokiem w kierunku realizacji tej wizji."

Podczas dziennej demonstracji w piątek, 21 sierpnia, naukowcy użyli lasera do wygenerowania kwantowych stanów światła, z których każdy zawierał zaledwie kilka pojedynczych fotonów, w nowoczesnej wieży kwantowej Uniwersytetu Stony Brook. Z Wieży Obserwacyjnej, znajdującej się na dachu Centrum Nauk o Zdrowiu Stony Brook w Stony Brook w stanie Nowy Jork, fotony opuszczały rdzeń światłowodu o średnicy zaledwie około 5 mikronów — czyli mniej niż jedną dziesiątą szerokości ludzkiego włosa — i przemierzały 13 mil (21 kilometrów) do latarni Quantum Lighthouse w Brookhaven w Upton w stanie Nowy Jork. W latarni Gil przeciął wstęgę blokującą otwór odbiorczy, pozwalając fotonom dotrzeć do detektora. Badacze i wybitni goście zgromadzili się w Quantum Lighthouse — zbudowanym na szczycie jedynego budynku laboratorium w Brookhaven, z wyraźnym widokiem na Stony Brook University — aby obserwować, jak ultraszybka kamera rejestruje przybycie fotonów w równie małym włóknie.

Demonstracja w ciągu dnia pokazała niezwykłą precyzję tego bezprzewodowego połączenia optycznego (FSO) między obiema instytucjami, gdzie naukowcy przesyłali fotony między kablami światłowodowymi o średnicy zaledwie ułamka milimetra i oddalonych od siebie o kilka mil. Jednak zespół już przeszedł do kolejnej fazy eksperymentów z wykorzystaniem splątanych fotonów — par cząstek światła, które są nierozerwalnie powiązane prawami mechaniki kwantowej.

Podczas testów nocnych, gdy poziom światła tła jest niższy, naukowcy z powodzeniem przesyłali splątane fotony z laboratorium fizyki Stony Brook do Wieży Zegarowej Kwantowej za pomocą światłowodu, następnie rozprowadzali je przez nowe łącze FSO i pomyślnie odbierali oraz mierzyli w Latarni Morskiej Kwantowej. To kluczowy krok naprzód w kierunku trwałej "bezprzewodowej" wymiany informacji kwantowej między obiema instytucjami — a ostatecznie także dalej.

Połączenie FSO — które obejmuje latarnię morską Quantum i Quantum Watchtower oraz trzeci obiekt w budowie na Uniwersytecie Yale w New Haven, Connecticut — dodaje bezprzewodowy komponent do rekordowej sieci kwantowej, która obecnie rozciąga się na 161 mil oraz do kilku instytucji na Long Island i obszarze metropolitalnym Nowego Jorku.

Dzięki tej sieci, pionierskiej opracowanej przez Stony Brook i Brookhaven Lab, naukowcy mogą przesyłać splątane fotony przez komercyjne światłowody. Ponieważ cząstki pozostają splątane nawet na dużych odległościach, pomiar jednego fotonu natychmiast ujawnia informacje o jego odpowiedniku. Ta właściwość, często określana jako "upiorne działanie na odległość", jest kluczowa dla przyszłości ultra-bezpiecznej komunikacji, zaawansowanego wykrywania kwantowego oraz sieciowych obliczeń kwantowych.

"W naszej dalekosiężnej sieci światłowodowej rutynowo przesyłamy splątane pary fotonów. Jednak takie sieci światłowodowe ograniczają się do wykorzystania długości fal telekomunikacyjnych. W naszych nowych kwantowych łączach bezprzewodowych badamy wykorzystanie długości fal podczerwieni, które są rodzime dla procesorów kwantowych i powiązanych technologii" – powiedział Eden Figueroa, dyrektor Instytutu Kwantowego Stony Brook, profesor fizyki na wydziale fizyki w Katedrze Fizyki i Astronomii w College of Arts and Sciences oraz współmianowany członek laboratorium w Brookhaven. "To zapewni bezpośrednią drogę do tworzenia splątanych układów atomowych na dużych odległościach."

Prezydent State University of New York at Stony Brook, Andrea Goldsmith, powiedziała: "Rozszerzenie naszej sieci komunikacji kwantowej o łącze bezprzewodowe to ogromny krok naprzód w rozwoju Kwantowego Internetu Rzeczy. Jestem zachwycony, że nasi genialni badacze ze Stony Brook, wraz z partnerami z Brookhaven National Laboratory, osiągnęli imponujące postępy w pokonywaniu poważnych wyzwań związanych z bezprzewodowym przesyłaniem informacji kwantowej za pomocą splątanych fotonów. Odblokowując bezprzewodową łączność kwantową i włączając ją do jedynej na świecie sieci metropolitalnej wspierającej komunikację kwantową przez splątanie, przekształcamy bezpieczną transmisję danych, jednocześnie rozpalając Long Island jako centrum innowacji. Jesteśmy głęboko wdzięczni naszym wybranym przedstawicielom, gubernator Hochul, senatorowi Schumerowi, senatorowi Gillibrand oraz przedstawicielce LaLocie za ich hojne wsparcie oraz za zabezpieczenie inwestycji w badania kwantowe na Long Island. Ostatecznie stawia to stan Nowy Jork na czele nauki o informacji kwantowej i jej zastosowania w bezpiecznej komunikacji w finansach, opiece zdrowotnej i cyberbezpieczeństwie."..."

Genesis wynika z działań Prezydenta Donalda Trumpa z 24 listopada 2025, który powierzył kierownictwo Departamentu Edukacji Darío Gil i przedstawił listy co najmniej 20 krajowych problemów naukowych do rozwiązania. Informacja kwantowa znalazła się w pakiecie, obok produkcji, biotechnologii i półprzewodników. Doradca naukowy Białego Domu Michael Kratsios pojawił się 22 lipca z ceną: ponad 5 miliardów dolarów w ramach 278 projektów, w tym prac nad AI w komputerach kwantowych, sensorach i komunikacji.

Trump podpisał także rozporządzenie wykonawcze 2 czerwca, nakazujące agencjom federalnym przyspieszyć wykorzystanie zaawansowanej sztucznej inteligencji w cyberbezpieczeństwie, chronić infrastrukturę krytyczną oraz współpracować z prywatnymi firmami w zakresie technologii obronnych. Zakłada ona udostępnienie narzędzi zsystemem A I agencjom federalnym, rządom stanowym i lokalnym oraz operatorom szpitali wiejskich, banków społecznych i lokalnych przedsiębiorstw użyteczności publicznej. Dwadzieścia dni później Trump podpisał kwantowy rozkaz. Jego słowa: "Ameryka stoi u progu rewolucji kwantowej." Jego rozporządzenie z 22 czerwca daje doradcy naukowemu 180 dni na powrót z aktualizowaną strategią narodową. National Science Foundation ma pracować nad grantami na wspólne obiekty kwantowe. FBI oraz Departamenty Wojny, Handlu i Energii otrzymały zadania związane z bezpieczeństwem zagranicznym.