Kinijos mokslininkų komanda susiejo kvantinius prisiminimus per daugiau nei 30 mylių (50 kilometrų) šviesolaidžio kabelį, viršydama ankstesnį rekordą daugiau nei 40 kartų. Šis žygdarbis yra svarbus žingsnis link apsaugoto interneto.
Internetas, kurį šiandien naudojame, buvo tikrai revoliucingas išradimas. Tai susiejo pasaulį su informacija ir leido mums pasidalyti milijonais mielų ir nuolankių kačių nuotraukų. Tačiau internetą taip pat užpildo įsilaužėliai, bandantys perimti svarbią ar neskelbtiną informaciją. Siekdami kovoti su fizikais, šiek tiek padedami Schrödingerio katės, ji sugalvojo sprendimą, garsųjį hipotetinį negyvą ir gyvą katiną, kuris turėjo parodyti keistą subatominių dalelių prigimtį.
Šis pasiūlytas sprendimas yra naujas internetas, valdomas keisto kvantinės mechanikos pasaulio. Toks internetas kada nors galėtų tapti saugaus duomenų siuntimo, gavimo ir saugojimo standartu.
Klasikiniame skaičiavimo pasaulyje informacija vaizduojama bitais, kurių reikšmės yra 0 arba 1. Kvantinis internetas, kaip ir kvantinis kompiuteris, pasinaudotų viena iš pagrindinių kvantinės mechanikos savybių - superpozicijos principu. Šis principas garsiai apibūdinamas naudojant fiziko Erwino Schrödingerio paradoksą, kai katė dėžėje yra negyva ir gyva tuo pačiu metu. Kvantiniai kompiuteriai naudoja kvantinius bitus, arba „kvitus“, kurie gali egzistuoti superpozicijos būsenoje, kurioje jų vertė vienu metu yra 1 ir 0. Šioje neapibrėžties būsenoje egzistuoja kvita, kol ją išmatuos stebėtojas, sutraukdamas kvbitą į apibrėžtą 0 arba 1 būseną.
Susieję dvi ar daugiau kvbitų, jie įsipainioja. Kvantinis įsipainiojimas yra eterinis dviejų ar daugiau dalelių ryšys, toks, kad bet koks vienos akimirkos veiksmas akimirksniu paveiktų kitas, nepaisant to, kiek jie nutolę vienas nuo kito. Albertas Einšteinas šį reiškinį garsiai pavadino „baisiu veiksmu per atstumą“. Tikroji kvantinio interneto magija prasidės tada, kai informacija bus siunčiama naudojant įsipainiojusias daleles, dar vadinamas kvantine teleportacija.
„Kvantinis teleportacija yra būdas perkelti nežinomą kvantinę būseną iš vienos dalelės į kitą tolimoje vietoje, nesiunčiant pačios originalios dalelės“, - sakė Jian-Wei Panas, Kinijos mokslo ir technologijos universiteto Hefei fizikos profesorius. ir tyrimo bendraautorius, sakė interviu „National Science Review“.
Kadangi įsipainiojusios kvbitos nėra fiziškai sujungtos jokia forma ar forma, jų tarpusavio ryšių perimti neįmanoma.
Panas ir jo komanda jau pademonstravo šviesos dalelių arba fotonų įsitvirtinimą dideliais atstumais per tuščią vietą. 2017 m. Jo komanda sujungė du fotonus, atskirtus 746 mylių (1200 km), naudodama Žemės orbitoje skriejančią palydovinę relę, pavadintą Micius.
Praktiškai įsipainiojimas yra sudėtingas verslas. Mažiausias trikdžių, tokių kaip temperatūros ar vibracijos pasikeitimas, gali nutraukti ryšį tarp įsipainiojusių dalelių ir sutraukti jų bendrą būseną. Norėdami realizuoti tikrą kvantinį internetą, fizikai turės pasitelkti vadinamųjų kvantinių prisiminimų pagalbą.
"Kvantinė atmintis yra įrenginys, kuriame kaupiama kvantinė informacija. Reikia saugoti dviejų valstybių superpoziciją", - pasakojo Xiao-Hui Bao, Kinijos mokslo ir technologijos universiteto Hefei fizikos profesorius ir tyrimo bendraautorius. Gyvasis mokslas.
Kvantiniai prisiminimai
Tyrime, paskelbtame vasario 12 d. Žurnale „Nature“, Panui ir jo kolegoms pavyko įpinti kvantinius prisiminimus per 50 km šviesolaidžio kabelį. Ankstesnis atsiminimų atskirties rekordas buvo 1,3 km.
Naujame tyrimo eksperimente kvantinė atmintis yra lazeriu aušinamų rubidžio atomų ansamblis, įstrigęs vakuume, sakė Bao. Komanda panaudojo fotonus skaitymui ir rašymui į 100 milijonų įstrigusių atomų debesį. Fotonai buvo naudojami atomams sužadinti į didesnės energijos būseną, nustatant kvitas, kurias tyrėjai norėjo įsipainioti, ir sukuriantį įsukamą fotoną, kuris būtų siunčiamas žemyn optiniu kabeliu. Tada tyrėjams reikėjo pakeisti fotono dažnį, kad jis nepasiklystų 50 km pluošto optinio kabelio, suvynioto jų laboratorijoje. Galiausiai fotonas galėtų būti išsiųstas į savo kelionę per kabelį, kad sėkmingai įsiterptų antroji kvantinė atmintis.
Nors buvo pasiektas kvantinis įsiterpimas tarp prisiminimų, komanda dar turi atlikti kvantinę informacijos teleportaciją tarp dviejų mazgų. Tyrėjai teigė, kad jie tikisi, jog šis darbas padės sukurti kvantinių relinių stočių tinklą, kuris išplėstų įstrigusį ryšį didesniais atstumais ir galų gale nukreiptų į didelio masto kvantų tinklą.
