211service.com
Japānas telekomunikāciju sakaru operators sagrauj sapīšanās attāluma rekordu
Sapīšanās ir dīvaina kvantu parādība, kurā divas daļiņas ir tik cieši saistītas, ka tām ir viena un tā pati eksistence, lai gan tās var atdalīt milzīgs attālums. Kvantu mehānikas valodā abas daļiņas apraksta ar vienu viļņu funkciju.
Sapīšanās padara iespējamas visa veida eksotiskas parādības, kas nevar rasties parastajā, ne-kvantu pasaulē. Fiziķi regulāri izmanto sapinšanos, lai teleportētu daļiņas no vienas Visuma daļas uz otru, nepārvietojoties cauri starptelpai. Viņi arī izmanto sapinšanos, lai nosūtītu slepenus ziņojumus, kurus nevar uzlauzt. Un sapīšanās ir būtiska kvantu skaitļošanas un kvantu interneta sastāvdaļa.
Patiešām, daudzi fiziķi uzskata, ka sapīšanās ir tik svarīga, ka tā, visticamāk, kļūs par vērtīgu resursu, ko pērk un pārdod nākotnes tīklos, piemēram, kvantu zeltu.
Tāpēc spēja izplatīt sapinušās daļiņas lielos attālumos kļūst arvien vērtīgāka. Šajā emuārā esam sekojuši līdzi dažādām komandām, kas sacenšas, lai labotu dažādus distanču rekordus parādībām, kas ir atkarīgas no sapīšanās. Piemēram, pagājušajā gadā Ķīnas komanda pretendēja uz attāluma rekordu fotonu teleportēšanā 97 kilometru attālumā, lai tikai pēc dažiem mēnešiem atrastu Eiropas komandu, kas sagrauj šo rekordu.
Šodien Japānas komanda iet vēl tālāk. Takahiro Inagaki un daži draugi NTT pamatpētījumu laboratorijās Kanagavā saka, ka ir izplatījuši sapinušos fotonus 300 kilometru attālumā. Viņi saka, ka šis eksperimentālais rezultāts sapīšanās sadalījumam virs 300 km optiskās šķiedras ilustrē šķiedru eksperimentu potenciālu, kas saistīti ar tālsatiksmes kvantu komunikāciju.
Šie puiši izveidoja sapinušos fotonus, izmantojot standarta procesu, kas pazīstams kā parametriskā lejupvērsta konvertēšana. Tas pārvērš vienu augstas enerģijas fotonu divos zemas enerģijas sapinušos fotonos, izlaižot litija niobāta kristālu.
Katrs sapinies fotons pēc tam pāriet 150 kilometrus garā optiskās šķiedras rullī. Pēc tam komanda pārbaudīja fotonu pārus, kas parādījās, lai pārbaudītu, vai tie joprojām ir sapinušies, un tas patiešām arī bija.
Šāda veida eksperimentu problēma ir tā, ka lielāko daļu fotonu absorbē optiskā šķiedra. Un jo tālāk fotoni ceļo, jo lielāka iespēja, ka tie tiks absorbēti. Tātad tikai niecīga daļa no sākotnējiem fotoniem parādās 150 kilometrus garas šķiedras galā.
Turklāt fotonu detektori nebūt nav perfekti un bieži reģistrē fotonus, kad tādu nav. Šis tā sauktais tumšais skaitījums rada troksni, kas var pārņemt dažus fotonus, par kuriem interesē fiziķi.
Inagaki un citi to ir pārvarējuši, izmantojot jaunas paaudzes supravadošos fotonu detektorus, kuriem ir daudz mazāks tumsu skaits, nekā tas bija iespējams.
Tas ir iespaidīgi, taču jaunajam darbam ir skaidri ierobežojumi. Inagaki un aprēķiniet, ka viņu pašreizējā eksperimentā fotonu pāru skaits, kas rodas, nodrošinātu aptuveni 1 bitu datu pārraides ātrumu ik pēc 10 miljoniem sekunžu. Tomēr viņi saka, ka labākiem detektoriem tuvākajā nākotnē vajadzētu to uzlabot. Tādējādi, lai gan ar mūsu pašreizējo eksperimentālo iestatījumu ir grūti sasniegt kvantu atslēgas sadalījumu vairāk nekā 300 km garumā, viņi saka, ka tas būs iespējams ar uzlabotiem detektoriem un stabilāku eksperimentālo iestatījumu ilgu mērīšanas laiku.
Neskatoties uz to, šis jaunais darbs demonstrē ievērojamas ambīcijas un noteikti parāda fiziķu vērtību spējai pārraidīt sapīšanos.
Atsauce: arxiv.org/abs/1310.5473 : Sapīšanās sadale vairāk nekā 300 km šķiedras