Екип от учени в Китай е свързал квантови спомени за повече от 30 мили (50 километра) оптичен кабел, като победи предишния рекорд с повече от 40 пъти. Този подвиг е важна стъпка към защитен от хакове интернет, казаха учените.
Интернет, който използваме днес, беше наистина революционно изобретение. Свърза света с информация и ни позволи да споделим милиони снимки на сладки и пухкави котки. Но интернетът също е пълен с хакери, които се опитват да пресекат важна или чувствителна информация. За да се противопоставят, физиците са намерили решение, с малко помощ от котката на Шрьодингер, известната, хипотетична мъртва и жива котка, предназначена да разкрие странната природа на субатомните частици.
Това предложено решение е нов интернет, управляван от причудливия свят на квантовата механика. Такъв интернет може някой ден да се превърне в стандарт за сигурно изпращане, получаване и съхраняване на данни.
В класическия изчислителен свят информацията се представя от битове със стойности или 0 или 1. Квантовият интернет, подобно на квантовия компютър, би се възползвал от едно от основните свойства на квантовата механика, принципа на суперпозиция. Този принцип е отлично описан, използвайки парадокса на физика Ервин Шрьодингер, че котка в кутия е едновременно мъртва и жива. Квантовите компютри използват квантови битове, или "кубити", които могат да съществуват в състояние на суперпозиция, в което имат стойност както 1, така и 0 едновременно. Кубит съществува в това състояние на несигурност, докато не бъде измерен от наблюдател, свивайки кубита в определено състояние 0 или 1.
Ако сдвоите два или повече кубита заедно, те се заплитат. Квантовото заплитане е ефирната връзка между две или повече частици, така че всяко действие, извършено върху една мигновено, се отразява на останалите, независимо колко далеч са един от друг. Алберт Айнщайн известно нарече това явление „призрачно действие на разстояние“. Истинската магия на квантовия интернет ще започне, когато информацията бъде изпратена чрез заплетени частици, наричани още квантова телепортация.
"Квантовата телепортация е начин за прехвърляне на неизвестно квантово състояние от една частица в друга на далечно място, без да се изпраща самата оригинална частица", Джиан-Вей Пан, професор по физика в Университета за наука и технологии на Китай в Хефей и съавтор на проучването, каза в интервю за National Science Review.
Тъй като заплетените кубити не са свързани физически заедно под каквато и да е форма или форма, прихващането на комуникациите между тях е невъзможно.
Пан и неговият екип вече демонстрират заплитането на леки частици или фотони на дълги разстояния през празното пространство. През 2017 г. неговият екип заплете два фотона, разделени на 1200 км (1200 км), използвайки спътниково реле на орбита на Земя, наречено Micius.
На практика заплитането е причудлив бизнес. Най-малките смущения, като промяна на температурата или вибрациите, могат да прекъснат връзката между заплетени частици, сривайки споделеното им състояние. За да реализират истински квантов интернет, физиците ще трябва да се ангажират с помощта на така наречените квантови спомени.
"Квантовата памет е устройство, което съхранява квантова информация. Необходимо е да съхранява суперпозицията на две състояния", каза Ксиао-Хуй Бао, професор по физика в Университета за наука и технологии на Китай в Хефей и съавтор на изследването. Наука на живо.
Квантови спомени
В проучването, публикувано на 12 февруари в списанието Nature, Пан и неговите колеги успяват да оплетат квантови спомени през 50 км оптичен кабел. Предишният запис за раздяла между спомените беше 0.8 мили (1,3 км).
В експеримента на новото проучване квантовата памет е съвкупност от лазерно охладени атоми на рубидий, хванати във вакуум, каза Бао. Екипът използва фотони, за да чете и записва в облака от 100 милиона хванати атоми. Фотоните бяха използвани, за да възбудят атомите във по-високо енергийно състояние, като настроиха кубитите, които изследователите искаха да оплетат, и да произведат заплетен фотон, който да бъде изпратен надолу по оптичния кабел. След това изследователите трябваше да променят честотата на фотона, така че да не се загуби в 50-километровия оптичен кабел, навит в лабораторията им. И накрая, фотонът може да бъде изпратен на път през кабела, за да успее успешно да оплете втората квантова памет.
Въпреки че е постигнато квантово заплитане между спомените, екипът все още не е извършил квантова телепортация на информация между двата възли. Изследователите казаха, че се надяват тази работа да проправи пътя за създаване на мрежа от квантови релейни станции, която да разшири заплетената комуникация до по-големи разстояния, в крайна сметка да доведе до мащабна квантова мрежа.
