211service.com
Kvantu sapīšanās vairāk nekā 30 jūdžu garumā ir tuvinājusi īpaši drošu internetu
Optiskās šķiedras attēls Pixabay
Alberts Einšteins nevēlējās ar to neko darīt: viņš izsmēja dīvaino kvantu sapīšanās jēdzienu kā spokainu darbību no attāluma. Bet pēc simts gadiem Einšteina lācis varētu palīdzēt izveidot drošāku internetu, pateicoties līdz šim uzticamākajai tehnikai mezglu sapīšanai gar šķiedru optikas kabeļa jūdzēm.
Sapinoties, objektu var ievietot vairāku stāvokļu kvantu superpozīcijā, piemēram, Šrēdingera kaķi, gan dzīvu, gan mirušu uzreiz, un šo superpozīciju var koplietot ar citu objektu. Teorētiski šie objekti saglabās šo savienojumu pat tad, ja tie ir atdalīti, lai, mērot vienu, tiktu atklāts otra stāvoklis neatkarīgi no tā, cik tālu tas ir.
Tas interesē ne tikai kvantu fiziķus. Kvantu internets ļautu īpaši droši sazināties ar jutīgiem ziņojumiem. Viens no paņēmieniem ir šifrēt digitālo atslēgu pāri, kas pazīstama kā kvantu atslēgu izplatīšana (QKD). Ja abiem ir šīs atslēgas, viņi var sarunāties, nebaidoties, ka tiks nozagti, jo noklausītājs mainītu atslēgu stāvokli un tiktu noskaidrots.
Bet QKD paļaujas uz kvantu šifrēto atslēgu stāvokļa mērīšanu, un, tā kā šo mērījumu var ietekmēt apstākļi sūtīšanas un saņemšanas ierīcēs, jums ir jāzina precīzi to fiziskie apstākļi. Tas var būt nepraktiski, jo pat nelielas fiziskas svārstības var izjaukt mērījumus.
Tāpēc kvantu sapīšanās dīvainības ir izmantotas, lai veidotu pamatu vēl labākai pieejai. Sapīšanos ir daudz grūtāk novērst, taču ilgtermiņā varētu nodrošināt noderīgāku kvantu internetu nekā kvantu atslēgas. Sapinot mezglus tīklā, jūs izveidojat savienojumu starp sapinušajām daļiņām, kas apiet pašas ierīces, izvairoties no nereālas prasības zināt to precīzu stāvokli.
Vismaz principā. Praksē sapīšanās prasa arī ideālus apstākļus. Kvantu sistēmas ir jutīgas pret vissīkākajiem traucējumiem: temperatūras izmaiņas vai neliela kustība var visu izjaukt. Revolucionārs eksperiments 2015. gadā parādīja, ka kvantu sapīšanās darbojās tikai mazāk nekā 1,3 kilometru attālumā. Kopš tā laika pētnieki ir atdalījuši sapinušās daļiņas, nosūtot tās pa optiskajām šķiedrām un pat līdz satelītam un atpakaļ. Bet uzticamība ir bijusi ļoti zema.
Šodienas rakstā Nature Pan Jian-Wei no Ķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitātes Hefei un viņa kolēģi apraksta eksperimentu, kurā viņi demonstrē sapīšanās caur vairāk nekā 30 jūdzēm šķiedras satīts laboratorijā, ar mazākām pārraides kļūdām nekā iepriekšējos mēģinājumos. Tas ir liels uzlabojums, saka Pans, kuru dažreiz sauc par kvantu tēvu.
Triks bija atrast efektīvus veidus, kā sapīt divas daļiņas. Komanda izmantoja atomu, kas palika vietā, un fotonu, kas tika nosūtīts pa šķiedru. Viņi atklāja, ka viņi spēj izveidot sapinušies mezglu pāri daudz uzticamāk, nekā tika demonstrēts iepriekšējos eksperimentos, tostarp eksperimentā, kurā tika noteikts jūdzes etalons, ko tas pārspēja par piecām lieluma kārtām.
Cik liels ir šis rezultāts? Tas ir jauki, bet ne tuvu tik liels, kā izklausās, saka Stefānija Venere , pētnieks QuTech, kvantu skaitļošanas un kvantu interneta pētniecības centrā Delftā, Nīderlandē. Pan komanda izmantoja 30 jūdzes tītas šķiedras, kas joprojām prasa iespaidīgu visas sistēmas kontroles pakāpi, taču ir daudz vienkāršāk parādīt sapēšanos starp diviem mezgliem vienā vietā, nekā tad patiesībā 30 jūdžu attālumā viens no otra.
Bet attālums ir viena lieta. Pan komanda arī apgalvo, ka tā iestatīšana ir uzticamāka nekā iepriekšējie piemēri un tādējādi rada labāku pamatu faktiskajam kvantu internetam. Demonstrējis metodes ar satītu šķiedru, viņš domā, ka tās var viegli paplašināt, lai tās darbotos taisnā līnijā. Viņš saka, ka šajā darbā izstrādātās metodes tuvākajā nākotnē varētu izmantot, lai izveidotu kvantu tīklus starp pilsētām.