Komunikazio kuantiko seguruak, lehen aldiz mikrouhinen maiztasun-tartean

Nature Communicationsek argitaratu duen eta komunikazio seguruaren arloan iraultza ekar lezakeen esperimentu bateko kide izan da UPV/EHU

  • Ikerketa

Lehenengo argitaratze data: 2019/06/18

Adrian Parra eta Mikel Sanz. Argazkia: Laura López. UPV/EHU.

UPV/EHUko Kimika Fisikoa Saileko Mikel Sanz da Nature Communications aldizkari ospetsuak argitaratu duen esperimentu bateko alderdi teorikoaren burua. Esperimentuan, egoera kuantiko bat prestatu ahal izan dute urrutitik, hau da, fisikoki banatuta zegoen beste ordenagailu kuantiko batekin modu erabat seguruan komunikatzea lortu dute, eta, lehen aldiz, mikrouhinen maiztasun-tartean egin dute. Teknologia berri horrek iraultza eragin dezake datozen urteetan.

UPV/EHUko Kimika Fisikoa Saileko QUTIS taldeko kide Mikel Sanz buru duen Quantum Flagship proiektu europar handiaren barruan, egoera kuantiko bat urrutitik prestatzeko protokolo bat garatu dute esperimentu batean, Alemaniako eta Japongo zenbait ikertzailerekin elkarlanean. Protokolo horren berezitasuna da mikrouhinen maiztasun-tartean egiten duela komunikazioa, “hain zuzen, ordenagailu kuantiko guztiek lanerako darabilten maiztasunean. Ikerketak lehen aldiz frogatu du maiztasun-tarte horretan ere egin daitekeela komunikazioa, eta horrek iraultza eragin dezake datozen urteetan komunikazio kuantiko seguruaren eta mikrouhinetan diharduten radar kuantikoen alorretan”, dio ikertzaileak.

Korapilatze kuantikoaren fenomenoa dago egoera kuantikoak urrutitik prestatzearen oinarrian (ingelesez remote state preparation esaten zaio): korapilatuta dauden partikula-multzoek beren banakotasuna galtzen dute eta entitate bakar bat balira bezala aritzen dira, espazioan bananduta badaude ere. “Horrenbestez, bi ordenagailuk korrelazio kuantiko hori baldin badute, bietako bakarrean eragiketak eginez, bestean ere eragin daiteke. Komunikazio kuantiko erabat seguruak egin daitezke horrela”, azaldu du Sanzek.

Orain dela 20 urte inguru hasi ziren halako egoera kuantikoak urrutitik prestatzeko protokoloen ikerketak, baina, orain arte, maiztasun-tarte ikusgaiko uhinen bidez egin da beti komunikazioa. “Izan ere, maiztasun-tarte horretan, giro-tenperaturan egin daiteke lan. Gorputzek, berez, giro-tenperaturan egote hutsagatik, igortzen duten erradiazioaren zati txiki-txiki bat baino ez da maiztasun-tarte ikusgaikoa, eta, hortaz, ez dute ia interferentziarik eragiten komunikazio horretan —deskribatu du ikertzaileak—. Alabaina,  mikrouhinen tartean, bilioika, trilioika fotoi igortzen dira giro-tenperaturan, eta propietate kuantikoak deuseztatzen dituzte. Horren aurrean, eta zarata hori guztia saihesteko, zero absolututik gertu dauden tenperaturatan egin behar izaten dira esperimentuok (0,05 Kelvin), gorputzen erradiazioa ahal bezainbeste murrizteko, komunikazioa eraginkorra izan dadin”.

Esperimentuak egin ahal izateko teknologia garatzen lan handia egin ondotik, 35 zentimetroko distantziara egoera kuantiko bat prestatzea lortu zuten. “Kontzeptu-froga bat izan da, ingelesez proof of principle esaten zaion hori, hau da, lehen urratsa, jakiteko aurrera jarrai dezakegula teknologia hori garatzen. Gure ustez, oso garrantzitsua izan da lehen urrats hori, eta baliteke datorren hamarkadan iraultza ekartzea”, nabarmendu du Sanz doktoreak.

Iraultza hori bi arlo hauetan gertatzeko aukera azpimarratu du ikertzaileak: “Alde batetik, komunikazio edo kriptografia kuantikoa, erabat segurua izango bailitzateke, eta, gainera, frekuentzia ez litzatekeenez tarte optikora aldatu beharko (hala egiten da gaur egun), galera asko saihestuko lirateke komunikazioan. Eta, beste aldetik, metrologia kuantiko ultrazehatza eta radar kuantikoak. Radarren aplikazio guztiek objektuak detektatzea dute oinarri, eta detekzio hori mikrouhinen maiztasun-tartean egiten da. Kontuan izanda droneak eta halako gailuak gero eta txikiagoak direla, radarrek ere gero eta potentzia handiagokoak  izan behar dute haiek detektatzeko, non dauden jakiteko. Garatzen ari garen teknologiak bultzada handia eman dezake alderdi horretan”.

Aplikazio horiek, eta teknologia horrek izan ditzakeen beste hainbat, ez dira bideragarriak gaur-gaurkoz lanerako behar dituzten tenperatura hain txikietan. Hortaz, “proiektuaren helburuetako bat da teknologia hori giro-tenperaturan funtziona dezan lortzen saiatzea. Azken batean, merkatuko produktuetara eraman nahi dugu teknologia hori”, dio,, bukatzeko Sanzek.

Informazio osagarria

Erakunde hauetako kideek osatzen dute esperimentuan parte hartu duen partzuergoa: UPV/EHU, Alemaniako Walther-Meißner Institutua (QMiCS) eta Tokioko Unibertsitatea (Japonia). UPV/EHUko Kimika Fisikoa Saileko QUTIS taldeari dagokionez, Mikel Sanzez gain, zeina talde teorikoaren buru izan baita, Adrián Parra eta Enrique Solano Ikerbasque irakasleak ere parte hartu dute esperimentuan.

Erreferentzia bibliografikoa