V nasledujúcej dekáde budete o kvantovom internete počuť stále častejšie. Tu sú jeho základné pojmy a princípy.
Keď zaznie prívlastok „kvantový“, často v nás evokuje niečo zložité, mierne vzrušujúce a tak trochu tajuplné. Nie vždy je tomu naozaj tak, no keď začujete spojenie „kvantový internet“, je dobre zbystriť pozornosť. Hoci tento výraz nemá presnú definíciu, technológie, ktoré zvykne označovať, majú potenciál stať sa v blízkej budúcnosti v mnohých ohľadoch prelomovými.
Čo kvantový internet ponúka, sú dve nové charakteristiky, obe mimo dosah súčasných technických možností. Prvou je lepšia koordinácia medzi vzdialenými lokalitami. Využitie by našla napríklad pri synchronizácii hodín, alebo teleskopov, aby získali kvalitnejšie snímky. Druhou je prirodzená bezpečnosť – ak sú dva qubity maximálne previazané (viď nižšie), nič toto previazanie nedokáže narušiť. Toto možno zasa uplatniť v nespočetnom množstve procesov vyžadujúcich bezpečnosť a ochranu súkromia.
Internet ako ho dnes poznáme využíva na prepojenie počítačov rádiové vlny, cez ktoré sa dáta prenášajú elektronickými signálmi. Základnou informačnou jednotkou je bit a môže mať hodnotu 1 alebo 0. V kvantovej sieti by boli vlny nahradené technológiou umožňujúcou transfer jednotiek nazývaných qubit (quantum bit). Tie sa od bitov zásadne líšia tým, že ich hodnota môže byť súčasne 1 aj 0.
Druhým fyzikálnym fenoménom, zohrávajúcim dôležitú úlohu vo vývoji kvantového internetu, je takzvaná kvantová previazanosť. Je to zvláštna vlastnosť dvoch kvantových častíc, ktorých stavy zostávajú od určitého momentu navzájom neoddeliteľné. Pre lepšie pochopenie si predstavte dve mince. Keď ich hodíte, môže padnúť hlava, alebo písmo. Ak by boli navzájom kvantovo previazané a na jednej z nich padla hlava, budete so stopercentnou istotou vedieť, že na druhej padne písmo. A to bez ohľadu na to, ako ďaleko sú od seba vzdialené.
História myšlienky kvantového internetu siaha do 70-tych rokov 20. storočia. Fyzik menom Stephen Wiesner si uvedomil, ako by zákony kvantovej fyziky mohli byť využité v komunikácii. V 80-tych rokoch bola jeho teória rozvitá do prvého komunikačného protokolu (Bennett-Brassard) a ten bol následne v 90-tych obohatený o koncept previazanosti.
Prvým významným praktickým inžinierskym počinom bolo vypustenie čínskeho satelitu menom Micius v septembri 2017. Ten nie je bežným satelitom, aký vám sprostredkováva televízne prenosy, ale experimentálnym zariadením, vysielajúcim na Zem kvantovo previazané fotóny. Hlavné testy sa zatiaľ uskutočňujú na kryptografickom, s veľkou pravdepodobnosťou neprelomiteľnom, nástroji zvanom QKD (Qunatum Key Distribution).
K celoplošnému, čo i len v rámci regiónu dostupnému, pokrytiu má kvatnový internet ešte ďaleko. Ale o tom, že to s ním vedci myslia vážne, svedčia iniciatívy na viacerých svetových univerzitách. Perspektívnou sa javí napríklad snaha tímu na holandskej technickej univerzite Delft. Tá má za cieľ do roku 2020 kvantovo prepojiť štyri holandské mestá. Idú na to systematicky a vytýčili si 6 fáz, ktoré chcú postupne prekonávať.
V prípravných fázach si budú kvantovo kódované informácie odovzdávať len navzájom si dôverujúce strany. Následne budú užívatelia môcť prijímať a merať kvantové stavy, skladovať informácie vo forme qubitov a teleportovať ich. Vo finálnej fáze sieť napoja na cloud a pridajú aj kvantové počítače.
Používanie svetla na prenos informácií je hrou s pravdepodobnosťou – nie vždy sa to podarí na prvý pokus. V zásade platí, že čím viac fotónov dokáže zdroj svetla vygenerovať za daný čas, tým plynulejší je aj informačný tok. Dôležitý aspekt kvantového internetu preto tvorí vývoj rýchleho a spoľahlivého zdroja emitujúceho svetlo. Výskumníci na americkej univerzite Purdue vytvorili prototyp za pomoci laseru a nanodiamantu.
Kalibrácia svetelných zdrojov predstavuje len jednu z prekážok, ktorým vedci čelia. Inou sú dlhé prenosové vzdialenosti. Kvantový signál, vyslaný optickým vláknom, totiž po pár stovkách kilometrov zoslabne natoľko, že je prakticky ďalej nepoužiteľný. Riešením by boli satelity, no tie sú príliš drahé. Alternatívu predstavujú aj takzvané kvantové opakovače, čo sú uzly replikujúce signál nanovo, no tie zasa môžu byť bezpečnostným kompromisom. Sľubne sa javí snaha tímu z Austrálskej národnej univerzity, ktorých zariadenie vypúšťa fotóny vlnovej dĺžky, optimalizovanej pre optické vlákna.
Ako dlho potrvá, kým bude kvantový internet realitou? Väčšina odborníkov spomína rok 2030. A prioritou je bezpečná, nehekovateľná komunikácia, čiže prvé výsledky sa dajú očakávať najmä v tomto smere. Nasledovať by mohla synchronizácia hodín, presnejšia GPS navigácia, ostrejšie zábery z teleskopov a mapovanie gravitačných polí Zeme.
Pre bežných užívateľov teda žiadne veľké zmeny. No tí ani nie sú cieľovou skupinou kvantového internetu, ktorý má skôr ambíciu byť akousi účelovou nadstavbou toho klasického. I keď cloudové riešenia určené širšiemu užívateľskému publiku tiež nie sú vylúčené.
