(Timp citire: 3 - 4 minute)

Siguranţa transmisiunilor de date este extrem de importantă; mecanica cuantică oferă o modalitate sigură de transmitere a datelor folosind aşa-numita inseparabilitate cuantică (eng. quantum entanglement). Pentru prima dată o comunicare cuantică la o distanţă de mai bine de 7.000 km a fost efectuată între China şi Austria folosind satelitul chinezesc Micius.


Cât de sigură este transmiterea datelor prin Internet? Putem folosi cartea de credit pentru a cumpăra un bilet de avion sau pentru a plăti un hotel fără a risca probleme? Poate un hacker priceput să ne „fure identitatea” şi să ne golească contul în bancă? Ba mai mult, siguranţa unei ţări, precum şi multe dintre activităţile zilnice, depind şi de cât de sigure sunt protocoalele de transmitere a datelor.

Majoritatea acestor protocoale se bazează pe metode care folosesc numerele prime şi se consideră a fi relativ sigure. Totuşi, nu putem avea certitudinea că nimeni nu va reuşi descifrarea acestor protocoale, urmată de furtul de date sau, şi mai grav, de falsificarea acestora cu obiective de terorism cibernetic.

În acest context o nouă metodă, care se bazează pe fizica cuantică, se impune din ce în ce mai puternic.

Proprietatea cuantică care stă la baza acestor tehnologii este tipică sistemelor de particule sau de fotoni care s-au născut împreună sau au interacţionat şi se numeşte inseparabilitate cuantică. Particulele corelate cuantic au proprietăţi comune, la orice distanţă s-ar afla. Practic aceste particule se comportă precum un sistem unic, nu ca particule separate. Dacă se efectuează o  anumită operaţie asupra uneia dintre particule, cealaltă „simte” instantaneu ce s-a întâmplat cu aceasta. În timp ce fizicienii care lucrează în fizică fundamentală încearcă să înţeleagă mai bine această proprietate, precum şi alte fenomene cuantice, precum suprapunerea de stări, alţi oameni de ştiinţă au propus folosirea acestor proprietăţi pentru realizarea de noi tehnologii: aşa-numitele tehnologiile cuantice, printre care la loc de cinste se numără comunicaţiile cuantice.

În această situaţie se generează perechi de particule (precum fotonii) corelaţi cuantic, care sunt trimise în două direcţii; operând asupra uneia dintre particule, cealaltă „simte” instantaneu ce s-a întâmplat; în acest mod se reuşeşte să se transmită informaţia dintr-un loc în altul, realizându-se comunicarea cuantică. De îndată ce un hacker ar încerca să „fure” informaţia transmisă, acesta ar fi descoperit imediat, deoarece distruge proprietăţile sistemelor cuantice folosite pentru a comunica.

Dacă din punct de vedere teoretic protocoalele cuantice sunt relativ bine înţelese, din punct de vedere practic folosirea aşa-numitelor chei de distribuţie cuantică, QKD (Quantum Key Distribution) este greu de realizat din cauza problemelor tehnice, aşa cum este şi menţinerea stării de corelare a perechilor de particule, întrucât orice interacţiune cu mediul înconjurător, precum ar fi cea cu moleculele de aer, poate distruge această proprietate extrem de fragilă şi nu se mai realizează niciun fel de comunicare cuantică.

În acest context recordul recent realizat de un grup de cercetători din China şi Austria este remarcabil. Aceştia au reuşit să comunice cu un protocol cuantic la o distanţă de circa 7.600 km, între Graz şi Xinglong. Rezultatele experimentului au fost publicate recent într-un articol în revista Physical Review Letters.

Pentru realizarea acestei performanţe oamenii de ştiinţă au folosit satelitul chinezesc Micius, lansat pe 17 august 2016, care se află într-o orbită la o altitudine de 500 km. Cu ajutorul unui laser s-au transmis  perechi de fotoni corelaţi între Graz şi Xinglong şi  s-a reuşit astfel să comunice cu o modalitate sigură, imposibil de interceptat.  

Fascinantele proprietăţi cuantice, corelarea cuantică şi suprapunerea de stări, sunt la baza atât a transmisiunilor de date cu protocoale cuantice, cât şi a computerelor cuantice şi a teletransportului cuantic. Aceste tehnologii vor revoluţiona lumea în care trăim şi vor avea un impact  cel puţin la fel de puternic precum cel pe care l-au avut actualele tehnologii: de la calculatoare la realitatea virtuală, de la convorbirile intercontinentale la jocurile pe calculator şi la inteligenţa artificială.

Lumea viitorului va fi foarte probabil o lume în care tehnologiile cuantice vor juca un rol foarte important.