Mikel Sanz, av avdelningen för fysisk kemi vid UPV/EHU, leder den teoretiska gruppen för ett experiment publicerat av den prestigefyllda tidskriften, Naturkommunikation . Experimentet har lyckats förbereda ett avlägset kvanttillstånd; d.v.s. absolut säker kommunikation upprättades med en annan, fysiskt separerad kvantdator för första gången i mikrovågsregimen. Denna nya teknik kan medföra en revolution under de närmaste åren.

Inom det större europeiska projektet för Quantum Flagship, i spetsen av Mikel Sanz - forskare vid QUTIS -gruppen vid UPV/EHU Physical Chemistry Department - har ett experiment genomförts i samarbete med tyska och japanska forskare som har lyckats utveckla ett protokoll för att förbereda ett fjärrkvanttillstånd samtidigt som de kommunicerar i mikrovågsugnen regimen, "vilket är frekvensen med vilken alla kvantdatorer arbetar. Detta är första gången som möjligheten att göra detta inom detta område har undersökts, som kan åstadkomma en revolution inom de närmaste åren inom säker kvantkommunikation och kvantmikrovågsradarer, "leder forskare i detta projekt som Mikel Sanz observerar.

Beredningen av ett avlägset kvanttillstånd (känt som fjärrtillståndspreparat) är baserat på fenomenet kvantinvikling, där uppsättningar av intrasslade partiklar förlorar sin individualitet och beter sig som enskilda enheter, även när de är rumsligt åtskilda. "Således, om två datorer delar denna kvantkorrelation, att utföra operationer på endast en av dem kan påverka den andra. Absolut säker kommunikation kan uppnås, "Förklarar Sanz.

Studier av detta fjärrförberedande protokoll för kvanttillstånd började för cirka 20 år sedan, men hittills, kommunikation hade alltid gjorts över vågor av det synliga intervallet. "Detta beror på att arbete inom detta område kan utföras vid rumstemperatur, eftersom termisk strålning från kroppar, bara genom att vara i rumstemperatur, är extremt låg i optikområdet, så att störningar knappast finns i sådan kommunikation, "förklarar forskaren." Men i mikrovågsregimen, miljarder, biljoner fotoner vid rumstemperatur genereras, som förstör kvantegenskaper, så att för att undvika all störning, dessa experiment måste göras vid nästan absoluta nolltemperaturer (0,05 Kelvin), att begränsa strålningen från kroppar till det maximala och göra kommunikationen effektiv ”.

Efter ett omfattande arbete med att utveckla denna teknik för att utföra experimenten, laget lyckades förbereda ett avlägset kvanttillstånd över ett avstånd av 35 centimeter. "Detta har fungerat som ett koncepttest, även känd som principbevis, ett första steg mot att veta att det är möjligt att fortsätta utveckla denna teknik. Dock, vi tror att detta är ett mycket viktigt första steg som kan åstadkomma en revolution under det kommande decenniet ", Dr Sanz understryker.

Forskaren påpekar två områden där denna revolution kan äga rum:"å ena sidan, kvantkommunikation eller kryptografi, eftersom detta skulle vara helt säkert, och att inte behöva ändra frekvensen till det optiska området (som det görs nuförtiden) skulle förhindra många förluster i denna kommunikation. Och å andra sidan, extremt exakt kvantmetrologi och kvantradarer. De olika radarapplikationerna är baserade på objektdetektering, och denna detektering görs i mikrovågsugn; och eftersom det finns enheter som drönare som blir allt mindre, radar måste ha allt större kapacitet att upptäcka dem, för att veta var de är. Tekniken vi utvecklar kan hjälpa avsevärt i detta avseende. "

Dessa och många andra applikationer som denna teknik kan användas kan inte tänkas under så låga temperaturer som de som den fungerar för närvarande, så att "ett av projektmålen är att försöka få denna teknik att fungera vid rumstemperatur. I slutändan, det vi söker är att föra denna teknik till kommersiella produkter, "Sanz avslutar.