Một thí nghiệm đã chứng minh rằng dịch chuyển tức thời lượng tử có thể cùng tồn tại với các tín hiệu giao tiếp cổ điển trong cùng một sợi quang. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tây Bắc ở Hoa Kỳ đã truyền thành công các trạng thái lượng tử trên khoảng cách 30 km bằng cách sử dụng sợi quang thông thường. Đột phá này mở ra các khả năng mới để tích hợp giao tiếp lượng tử với cáp quang internet hiện có, đơn giản hóa đáng kể cơ sở hạ tầng cần thiết cho các ứng dụng cảm biến hoặc điện toán lượng tử phân tán. Bài viết liên quan đã được xuất bản trong số mới nhất của quang học.
Dịch chuyển tức thời lượng tử, chỉ bị giới hạn bởi tốc độ ánh sáng, cho phép liên lạc gần như tức thời. Quá trình này sử dụng sự vướng víu lượng tử, trong đó hai hạt, bất kể khoảng cách giữa chúng, có thể trao đổi thông tin mà không cần truyền dẫn vật lý.
Trong giao tiếp quang học, tất cả các tín hiệu được chuyển đổi thành ánh sáng. Các tín hiệu giao tiếp cổ điển truyền thống thường bao gồm hàng triệu hạt ánh sáng, trong khi thông tin lượng tử được truyền đi bằng các photon riêng lẻ.
Theo truyền thống, người ta tin rằng một photon duy nhất sẽ bị "chết đuối" trong số hàng triệu hạt ánh sáng mang tín hiệu giao tiếp cổ điển trong sợi quang. Điều này có thể được so sánh với một chiếc xe đạp mỏng manh đang vật lộn để điều hướng một đường hầm hẹp chứa đầy những chiếc xe tải hạng nặng di chuyển nhanh.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách giúp photon mong manh tránh "giao thông" bận rộn. Sau khi nghiên cứu triệt để cách phân tán ánh sáng trong các sợi quang, họ đã xác định một bước sóng ánh sáng ít đông đúc hơn để đặt các photon. Sau đó, họ đã thêm các bộ lọc đặc biệt để giảm tiếng ồn từ lưu lượng truy cập Internet thông thường.
Để thử nghiệm phương pháp mới này, các nhà nghiên cứu đã thiết lập một sợi quang dài 30-km, với một photon ở mỗi đầu. Sau đó, họ đồng thời gửi thông tin lượng tử và lưu lượng truy cập Internet thường xuyên qua cáp quang. Cuối cùng, trong khi thực hiện giao thức dịch chuyển tức thời, họ đã đo chất lượng thông tin lượng tử nhận được ở đầu bên kia. Kết quả cho thấy ngay cả khi lưu lượng truy cập internet đông đúc, thông tin lượng tử vẫn được truyền tải thành công.
Nghiên cứu chỉ ra rằng dịch chuyển tức thời lượng tử có thể cung cấp các kết nối lượng tử an toàn giữa các nút xa về mặt địa lý, cho phép các mạng lượng tử thế hệ tiếp theo và các mạng truyền thống chia sẻ cùng một sợi quang.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch mở rộng khoảng cách thử nghiệm và hướng tới sử dụng hai cặp photon vướng víu để chứng minh sự hoán đổi vướng víu, một cột mốc quan trọng để kích hoạt các ứng dụng lượng tử phân tán.