Zinātnieku komanda Ķīnā ir saistījusi kvantu atmiņas vairāk nekā 30 jūdžu (50 kilometru) optiskā kabeļa laikā, pārspējot iepriekšējo rekordu vairāk nekā 40 reizes. Šis varoņdarbs ir svarīgs solis ceļā uz necaurlaidīgu internetu, sacīja zinātnieki.
Internets, kuru mēs šodien izmantojam, patiešām bija revolucionārs izgudrojums. Tas savienoja pasauli ar informāciju un ļāva mums dalīties miljoniem fotogrāfiju ar jaukiem un mīļiem kaķiem. Bet internetu piepilda arī hakeri, kas mēģina pārtvert svarīgu vai sensitīvu informāciju. Lai cīnītos pret cīņu, fiziķi ir nākuši klajā ar risinājumu, ar nelielu palīdzību no Šrēdingera kaķa - slavenās, hipotētiskās mirušās un dzīvās kaķenes, kuras mērķis bija atklāt subatomisko daļiņu dīvaino raksturu.
Šis piedāvātais risinājums ir jauns internets, ko pārvalda savāda kvantu mehānikas pasaule. Šāds internets kādreiz varētu kļūt par standartu drošai datu nosūtīšanai, saņemšanai un glabāšanai.
Klasiskajā skaitļošanas pasaulē informāciju attēlo ar bitiem, kuru vērtības ir 0 vai 1. Kvantu internets, tāpat kā kvantu dators, izmantotu vienu no kvantu mehānikas pamatīpašībām, superpozīcijas principu. Šis princips tiek plaši aprakstīts, izmantojot fiziķa Ervina Šrindingera paradoksu, kurā redzams, ka kaķis kastē ir vienlaikus miris un dzīvs. Kvantu datori izmanto kvantu bitus jeb "kvbitus", kas var pastāvēt superpozīcijas stāvoklī, kurā tiem ir vienlaicīgi gan 1, gan 0 vērtība. Šajā nenoteiktības stāvoklī kvadrāts pastāv līdz brīdim, kad novērotājs to izmēra, sabrūkot kvadrātam noteiktā stāvoklī 0 vai 1.
Ja jūs savienojat pārī divas vai vairākas kvestu, tās sapinīsies. Kvanta sapīšanās ir ēterisks savienojums starp divām vai vairākām daļiņām tā, ka jebkura darbība, kas tiek veikta ar vienu acumirklī, ietekmē citas, neatkarīgi no tā, cik tālu tās atrodas. Alberts Einšteins šo fenomenu slaveni sauca par “spocīgu rīcību no attāluma”. Reālā kvantu interneta maģija sāksies, kad informācija tiks nosūtīta, izmantojot sapinušās daļiņas, ko sauc arī par kvantu teleportāciju.
"Kvantu teleportācija ir veids, kā nezināmu kvantu stāvokli pārnest no vienas daļiņas uz otru tālā vietā, nenosūtot pašu oriģinālo daļiņu," - Jian-Wei Pan, Ķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes fizikas profesors Hefei un pētījuma līdzautors, sacīja intervijā National Science Review.
Tā kā sapinušās kvestas nav fiziski savstarpēji saistītas nevienā formā vai formā, sakaru pārtveršana starp tām nav iespējama.
Pans un viņa komanda jau ir demonstrējuši gaismas daļiņu jeb fotonu iesiešanos lielos attālumos caur tukšo vietu. 2017. gadā viņa komanda ievilināja divus fotonus, kurus atdalīja 746 jūdzes (1200 km), izmantojot Zemes riņķojošo satelīta releju ar nosaukumu Micius.
Praksē sapīšanās ir smalks bizness. Vismazākie traucējumi, piemēram, temperatūras vai vibrācijas maiņa, var pārtraukt saikni starp sapinušām daļiņām, sabrūkot to kopējam stāvoklim. Lai realizētu patiesu kvantu internetu, fiziķiem būs jāiesaista tā saukto kvantu atmiņu palīdzība.
"Kvantu atmiņa ir ierīce, kurā tiek glabāta kvantu informācija. Jāuzglabā divu stāvokļu superpozīcija," stāstīja Ķīnas Hefejā zinātnes un tehnoloģijas universitātes fizikas profesors Sjao-Hui Bao un pētījuma līdzautors. Dzīvā zinātne.
Kvantu atmiņas
Pētījumā, kas publicēts 12. februārī žurnālā Nature, Panam un viņa kolēģiem izdevās iekustināt kvantu atmiņas 50 km optiskā kabeļa garumā. Iepriekšējais atmiņu atdalīšanas rekords bija 1,3 km (0,8 jūdzes).
Jaunā pētījuma eksperimentā kvantu atmiņa ir ar lāzeru atdzesētu rubīdija atomu ansamblis, kas ieslodzīts vakuumā, sacīja Bao. Komanda izmantoja fotonus, lai lasītu un rakstītu 100 miljonu ieslodzīto atomu mākonī. Fotoni tika izmantoti, lai abus ierosinātu atomus augstākas enerģijas stāvoklī, iestatot kvotas, kuras pētnieki vēlējās iepīt, un radītu sapinušos fotonu, kas jānosūta pa optisko kabeli. Pēc tam pētniekiem vajadzēja mainīt fotona frekvenci, lai tas nepazustu 50 km optiskā šķiedras kabeļa ietvaros, kas savīts viņu laboratorijā. Visbeidzot, fotonu varētu nosūtīt savā ceļojumā caur kabeli, lai veiksmīgi iesietu otro kvantu atmiņu.
Kaut arī tika panākta kvantu saķeršanās starp atmiņām, komandai vēl ir jāveic informācijas kvantu teleportēšana starp diviem mezgliem. Pētnieki sacīja, ka viņi cer, ka šis darbs pavērs ceļu kvantu releju staciju tīkla izveidošanai, kas paplašinātu sapinušos sakarus lielākos attālumos, galu galā vedot uz liela mēroga kvantu tīklu.
