Ako to vyplyva aj z Heisenbergovho principu neistoty, nie je mozne urcit, kde presne v atome sa nachadza elektron, pretoze elektron sa sprava, ako keby bol na viacerych miestach naraz. Je ale mozne zistit velkost energie elektronu a zmenit ju. Predstavte si, ze drzite jeden koniec lana a druhy je upevneny na stene. Zacnete hybat rukou, aby ste lano rozvlnili. Ak hybete rukou pomaly, lano robi iba jednu vlnu. Ak zrychlite pohyb ruky, objavia sa dve vlny oscilujuce okolo stredu. Este zrychlite pohyb a objavi sa trojo alebo este viac vibracnych vlneni. Nestala povaha elektronov ich umoznuje prirovnat k vlneniu. Predstavme si elektron vibrujuci okolo jadra atomu. Ak ho bombardujeme fotonami (castice svetla), pridavame energiu, takze vibruje rychlejsie. To nie je ten hladky prechod, ku ktoremu dochadza, ked postupne vyhrievate miestnost. Elektron skoci z jedneho energetickeho stavu do ineho bez akejkolvek prechodnej urovne, podobne ako lahko vibrujucim lanom moze prechadzat jedno alebo alebo dve vlnenia, ale ziaden zlomok medzi nimi. Energeticky stav elektronu je nazyvany kvantovy stav, pretoze v atomoch energia existuje v jednotkach znamych ako kvanta. Podobne aj digitalne pocitace pouzivaju nuly a jednotky bez nejakych zlomkovych medzistupnov. Zda sa preto byt idealnym riesenim pouzit nizky energeticky stav elektronu, aby reprezentoval nulu a vysoky energeticky stav ako jednotku. Nanestastie, elektron nie je stabilnym miestom na ukladanie dat. Jeho energeticky stav sa moze menit pod vplyvom tepla, otrasov a pod inym vonkajsim vplyvom. Alebo moze elektron spontanne zmenit svoj energeticky stav tym, ze vysle foton. Tieto problemy by mohli byt vyriesene, no najskor budu potrebne najmenej dva alebo tri roky laboratornych skusok na overenie zakladnej koncepcie. A aj ked budu pokusy uspesne, lahko mozeme cakat dve desatrocia, kym zazijeme predaj kvantovych pocitacov beznym zakaznikom. Kvantová fyzika sľubuje absolútne diskrétnu komunikáciu. Vedci vypracovali návrh na nové zariadenie, ktoré by malo zabezpečiť absolútne diskrétnu, bezpečnú komunikáciu aj na obrovské vzdialenosti. Zariadenie podľa tohto návrhu by mal byť hotové do niekoľkých rokov. Kvantová fyzika môže poskytnúť metódy, vďaka ktorým je komunikácia medzi dvoma vzdialenými spravodajcami úplne bezpečná. Zaslaný fotón je „zapletený“ do určitého kvantového stavu a prakticky znemožní tajným „odpočúvateľom“ zachytiť správu. V súčasnosti však táto forma komunikácie funguje iba do limitovanej vzdialenosti. Je to spôsobené optickou absorpciou pozdĺž optických vlákien, vďaka ktorej fotón začne strácať svoj kvantový stav už po 15 kilometroch. Nové zariadenie – kvantový regenerátor (quantum repeater), ktorý je skonštruovaný dostupnou technológiou, by mal tento problém prekonať. „Náš výskum ukazuje, že kvantový regenerátor môžeme postaviť pomocou nástrojov, ktoré už existujú, alebo sa práve konštruujú.“ hovorí člen tímu, Michail Lukin z Harvardskej univerzity. Richard Hughes, expert na kvantovú komunikáciu v Národnom Laboratóriu v Los Alamos dodáva: „Je to veľmi dôležitý pokrok smerom ku praktickému využitiu kvantovej komunikácie.“ Aj napriek tomuto úspechu však Hughes poznamenáva, že ešte existujú nejaké technické problémy, ktoré bude treba vyriešiť. „Pred tým než tento experiment uskutočníme, musíme vypracovať ešte mnoho detailov.“
Dočasná pamäť
Kvantové regenerátory boli po prvý krát ponúkané ako riešenie problému so stratou signálu (dočasným uložením kvantového stavu každého fotónu) už pred niekoľkými rokmi. Takto by sa nový fotón s rovnakým kvantovým stavom generoval v každom nasledujúcom regenerátore – to by znamenalo, že každý prenos na veľkú vzdialenosť by sa skladal z množstva krátkych úsekov ohraničených regenerátormi. Vedci už dávnejšie demonštrovali, že jediný atóm môže byť použitý na dočasné uloženie kvantového stavu fotónu. Tento proces však nikdy nebol natoľko spoľahlivý, aby bol vhodný pre použitie v kvantových regenerátoroch.
Nová konštrukcia využíva niekoľko atómov na jeden fotón v každom kvantovom regenerátore, čím vedci významne zdokonalili jeho spoľahlivosť. „Pracuje to oveľa spoľahlivejšie a taktiež sa zlepšil aj pomer signál/šum celého zariadenia.“ tvrdí ďalší člen tímu – Peter Zoller z Inštitútu teoretickej fyziky v Innsbruckej univerzite v Rakúsku
