Teleportace je technika, která se objevila už před mnoha desítkami let – ve filmech nebo televizních seriálech. Našinec si ji patrně bude pamatovat ze Star Treku.

Producenti tohoto seriálu vymysleli "Transportér", kterým přemisťovali členy posádky lodi Enterprise. Nevedla je k tomu technologická vize, ale snaha ušetřit za drahé scény s přistávacími moduly.

Možnost, že bude v blízké budoucnosti teleportován člověk, se blíží nule. S fotony (elementárními částicemi, kterými popisujeme kvanta elektromagnetické energie) se to však má jinak.

Vědci z Bristolské univerzity a Technické univerzity v Kodani dokázali zaslat data mezi dvěma počítačovými čipy pomocí "kvantového provázání" – teleportovali je na velkou vzdálenost, aniž by mezi nimi existovalo fyzické nebo elektrické spojení.

Ilustrace kvantové teleportace – procesu, při kterém se přenáší informace o atomu nebo fotonu | zdroj: Profimedia

Tato technologie může vést k bezpečnějšímu kvantovému internetu.

Zvládne křemík kvanta?

Přednosti kvantových počítačů je to, že dokážou využít qubity, které mají schopnost superpozice. Ta znamená, že se můžou nacházet ve stavu jedničky, nuly i čehokoliv mezi tím, zatímco běžné počítače operují jen s jedničkami a nulami. Qubity jsou proto schopné řešit více problémů najednou.

Od kvantových počítačů se očekává několik zásadních inovací pro svět počítačů. Zatímco dnes je internet přetížený hackerskými útoky, kvantová síť bude proti velké části z nich imunní. Kvantové šifrování nelze účinně "odposlouchávat".

Pravda, kvantové počítače přinejmenším v dohledné době nenahradí klasické počítače, ale očekává se od nich možnost provádět komplexní dešifrovací a fyzikální/chemické simulace.

Změnit by tak mohly to, jak rychle vznikají třeba léky. Kvantový počítač Googlu již vloni do určité míry předběhl v daných výpočtech počítače klasické.

Jenže klasické počítače do důchodu nemíří, protože jejich provoz je nesrovnatelně levnější než provoz počítačů kvantových. Pro většinu úkonů, k nimž počítače dnes používáme, by se využití kvantového počítání dalo přirovnat k cestě do práce vrtulníkem namísto jízdy na kole.

zdroj: YouTube

Co kdyby však bylo možné pracovat s kvantovými informacemi i u klasických křemíkových počítačů?

Právě tím se zabývají výzkumníci z Bristolské univerzity ve spolupráci s Technickou univerzitou v Kodani, kterým se  podařilo přenést kvantové informace mezi klasickými čipy.

Z laboratoře do světa

Kvantové informace či qubity jsou vlastně abstraktní konstrukty – stejně jako uvnitř vašeho počítače neběhají bity, ale elektrony, uvnitř kvantových počítačů ztělesňují roli qubitů částice. Mohou to být elektrony, musejí však být vystaveny specifickému působení podmínek, které u nich vyvolají kvantové vlastnosti.

Právě podobné zacházení s citlivými částicemi je důvod, proč je konstrukce kvantových počítačů náročná. Britští výzkumníci však nyní vyvinuli zařízení o velikosti klasických čipů, které je s to vyvolat kvantové vlastnosti u částic světla, čili fotonů. Dané fotony přitom jejich čip dovede vozit i čipovými obvody.

Fotony tak můžou pomocí dálnice čipů nést kvantové informace – podle studie o vysoké přesnosti přenášeného sdělení. To jednak slibuje zvýšit komplexnost kvantových počítačů, jednak by to mohlo otevřít cestu hybridním počítačům využívajícím dílem kvantové, dílem klasické informace.

Prozatím se zdařila jen úvodní demonstrace. Je však povzbuzující.

Teleportace s 'nízkým šumem'

Kvantová teleportace každopádně není teleportací hmoty známou ze Star Treku – je to jen přenos vlastností jedné částice na částici jinou pomocí kvantového provázání.

Podobné spojení je významné právě pro šifrování, ale případně by mohlo propojovat více kvantových počítačů do superpočítače.

Kvantové provázání a teleportace není jen teoretický koncept – čínský satelit Micius už v minulosti dosáhl podobného přenosu z oběžné dráhy na povrch s pomocí laserového paprsku.

Laboratorní provedení kvantové teleportace je však stále náročné a pokusy o aplikaci mnohdy přenášejí jen nekvalitní fragment předávané informace. S trochou nadsázky se chce říct, že kvantovou teleportaci sice vědci zvládají, ale pokud by přenášela televizní signál, naladili byste skoro čistý šum.

Výzkumníci z Bristolské univerzity však nyní dosáhli jak kvantové teleportace o vysoké kvalitě 91 procent, tak především s náznakem snazší aplikace.

Posloužit by tak mohla vznikajícímu designu budoucích přístupnějších a stabilnějších kvantových čipů a celých počítačů. První komerčně dostupné kvantové čipy již existují a ve dvacátých letech by kvantové počítače mohly udělat skutečný skok z laboratoří do skutečného světa.