Категорії
Різне

Квантовий стрибок або телепортація даних світла

Дочекались. Ще один прорив в дивно хиткому світі квантової фізики. Вчені телепортували дані світла. Дослідники, використовуючи нову техніку, переміщують дані на безпрецедентну відстань, роблячи більш реальним миттєву передачу даних через Інтернет.

Тепер ми стали ще на один крок ближче до створення комунікатора Ansible в «Ender’s Game», основу драйву якого передбачив мексиканський фізик Miguel Alcubierre, і «Star Trek» – style Transporter. І тепер ми можемо принаймні продовжувати думати, що вчені творять жорстку інкрементальну фізику, необхідну щоб тримати нас в мріях про майбутні досягнення.

Advertisements

На цей раз прогрес від дослідницької групи з лабораторії професора Nicolas Gisin, фізичний факультет Женевського університету. Команда успішно виконала телепортацію квантового стану фотона (відому як поляризація фотона) до кристальноув’язненого фотона. У своєму експерименті вчені рознесли два заплутаних фотона на відстань понад 25 км по оптичному волокну. Одна з частинок (друга) виявилася при цьому в кристалі. Потім фізики змінили квантовий стан першого фотона, діючи на нього третім. В результаті стан другої частинки змінився. Таким чином вчені спостерігали прояв квантової нелокальності – хоча фотони були рознесені на відстань за 25 кілометрів, зміна стану одного з них позначилася на іншому. Цим самим дослідники покращили своє попереднє досягнення десятирічної давнини, коли телепортували стан фотона на відстань шести кілометрів. Телепортація по оптоволокну здійснюється важче, ніж по повітрю. Це пов’язано із взаємодією фотонів зі склом, в ході якої вони втрачають значну частину первісної інформації.

В ході цієї роботи вчені відзначили високу точність своїх вимірів. За їх словами, дослід може привести до прогресу в використанні заплутаних фотонів у квантовій криптографії. В цьому експерименті один фотон зберігається в кристалі, по суті створюючи банк твердотільної пам’яті. Дослідники відіслали другий фотон із іншої хвилі через оптичне волокно, після чого цим взаємодіяли з третім фотоном. Так як перші два фотона заплутані (квантова властивість означає, що частинки можуть «говорити» одна з одною через нескінченну відстань), взаємодія відправлених даних зберігається на фото в банку пам’яті, де команда була в змозі відновити їх.

Дослідники використовують басейн з кулями, щоб пояснити, що вони зробили: це трохи схоже на гру в більярд, з третього фотона потрапити в перший фотон, який стирає їх обох. Вчені досліджують цю колізію. Але інформація, що міститься в третьому фотоні не руйнується, а знаходить свій шлях до кристалу, який також має другий заплутаний фотон.

Квантовий стрибок - телепортація даних світла
Схема експериментальної установки квантової телепортації

Квантова телепортація, хоча і не вид «Beam Me Up» транспортації, яку ми звичайно уявляємо собі як переміщення даних з одного місця в інше, не проїжджаючи відстань між ними. Це означає, що швидкість та отримання даних не обов’язково скута обмеженнями простору і часу. В цьому сенсі легше думати не про такого роду телепортацію як у нас в науковій фантастиці, а про телепортацію в якості обміну інформацією.

Наприклад, якщо ви і ваш друг маєте дві гральні карти (туз пік і туз чирва) і сліпо вибрали одну з них. Ви йдете в різні кімнати, а потім дивитеся на карту в руці. Ви обидва негайно знаєте, яка карта у вашого друга. Це таке миттєве усвідомлення між двома точками. Замість карт можна взяти спіновий стан електрона (або одного дня навіть цілі повідомлення, що фізики називають телепортацією), бо точка даних не вимагає від вас безпосередньо спостерігати або когось посилати назад за підтвердженням.

Хоча на поверхні експеримент може здатися не надто вражаючим (телепортація другої половини зі спрощеної картини), дослід з квантового шифрування відкриває вражаючі можливості. Уявіть собі майбутнє з миттєвим зв’язком з космонавтами в космосі або з роверами, що рухаються, наприклад, по поверхні Марса безпрецедентною швидкісною та безпечною мережею.

Для неквантових фізиків новим аспектом цього експерименту є те, що команда добилася телепортації даних через цей вид оптичного волокна, що становить основу сучасних телекомунікацій. Дослідники сподіваються, що одного разу людство буде мати квантовий Інтернет з «квантовими маршрутизаторами, які зможуть приймати квантову інформацію з місця розташування і відправляти її в інше, не руйнуючи її»,- пише MIT Technology Review.

Лабораторія Gisin закладає наукову основу для такого роду монументальної мережі просування. Оскільки фізики продовжують розширювати кордони нашого розуміння про квантовий світ, ми стаємо ближче до пояснення цих видів досягнень поза лабораторією. Практичні додатки з квантового обчислення та квантової шифрації у великій кількості необхідні для зростаючих ринків, банківської безпеки, медичних досліджень та в інших сферах людської діяльності, які потребують величезних обчислювальних «м’язів» і супер-швидкої передачі інформації.

З появою потенційного квантового Інтернету на горизонті можна побачити черговий інтернет-стрибок у зв’язці, який відбудеться протягом наступних кількох десятиліть. Таким чином, хоча людство ще далеко від того, щоб вирвати квантову телепортацію із заплутаних лещат теоретичної області, вчені все одно домагаються успіхів, навіть якщо це сьогодні всього лише жменька кілометрів за раз.

Фото Університету Женеви

Джерело

Advertisements

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *