Egy kínai tudósok egy csapata összekapcsolta a kvantumemlékeket több mint 30 mérföldre (50 kilométer) száloptikai kábellel, több mint 40-szer haladva az előző rekordot. Ez a feat fontos lépés a hackbiztos internet felé - mondta a tudósok.
Az általunk használt internet valóban forradalmi találmány volt. Összekapcsolta a világot az információkkal, és lehetővé tette számunkra, hogy milliókat megoszthassunk aranyos és ennivaló macskákról. De az internet tele van olyan hackerekkel is, amelyek megpróbálják elfogni a fontos vagy érzékeny információkat. A harc ellen a fizikusok megoldást találtak, Schrödinger macskájának kis segítségével, a híres, hipotetikus halott és életben lévő macska célja, hogy felfedje a szubatomi részecskék furcsa természetét.
Ez a javasolt megoldás egy új internet, amelyet a kvantummechanika bizarr világa irányít. Az ilyen internet valamikor az adatok biztonságos küldésének, fogadásának és tárolásának szabványává válhat.
A klasszikus számítástechnika világában az információkat bitek képviselik, amelyek értéke 0 vagy 1. A kvantum-internet, mint például a kvantumszámítógép, kihasználná a kvantummechanika egyik alapvető tulajdonságát, a szuperpozíció elvét. Ezt az elvet híresen írják le, Erwin Schrödinger fizikus paradoxonjának felhasználásával, amely szerint a dobozban lévő macska egyszerre halott és él. A kvantumszámítógépek kvantumbiteket használnak, vagyis "kviteket", amelyek létezhetnek olyan szuperpozíciós állapotban, amelyben egyszerre mind 1, mind 0 értéke van. Ebben a bizonytalanságállapotban qubit létezik addig, amíg egy megfigyelő nem mérte meg, és a qubitot egy meghatározott 0 vagy 1 állapotba este.
Ha két vagy több kvitet párosít össze, azok összefonódnak. A kvantum összefonódás az éterikus kapcsolat két vagy több részecske között úgy, hogy bármelyik, az egyik által végrehajtott művelet azonnal hatással van a többire, függetlenül attól, hogy milyen messze vannak egymástól. Albert Einstein ezt a jelenséget híresen "kísérteties cselekvésnek" nevezte. A kvantum-internet valódi varázsa akkor kezdődik, amikor az információ összefonódott részecskékkel kerül elküldésre, amelyet kvantum-teleportációnak is neveznek.
"A kvantum-teleportálás egy módja annak, hogy egy ismeretlen kvantumállapotot egyik részecskéből a másikba távoli helyre továbbítsunk anélkül, hogy maga az eredeti részecskét elküldné" - Jian-Wei Pan, a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem fizikai professzora, Hefei és a tanulmány társszerzője, mondta a National Science Review interjújában.
Mivel az összefonódott kvitek semmilyen formában vagy formában nem vannak fizikailag összekapcsolva, a köztük lévő kommunikáció elhallgatása lehetetlen.
Pan és csapata már megmutatta, hogy a könnyű részecskék vagy fotonok nagy távolságra beleakadnak az üres helyre. 2017-ben csapata belefutott két fotont, melyet 746 mérföld távolságban választottak el, egy Micius nevű, a föld körül keringő műholdas relé segítségével.
A gyakorlatban az összegabalyodás finom üzlet. A legkisebb zavarok, például a hőmérséklet vagy a rezgés változása, megszakíthatják az összefonódott részecskék közötti kapcsolatot, és összeomlhatnak azok közös állapotában. A valódi kvantum-internet megvalósításához a fizikusoknak be kell vonniuk az úgynevezett kvantumemlékeket.
"A kvantummemória olyan eszköz, amely kvantuminformációkat tárol. Két állam szuperpozíciójának tárolására van szükség" - mondta Xiao-Hui Bao, a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem fizikai professzora, a Hefei és a tanulmány társszerzője. Élő tudomány.
Kvantum emlékek
A Nature, 2006. február 12-én a Nature folyóiratban közzétett tanulmányban Pannak és kollégáinak sikerült belefoglalni a kvantumemlékeket 50 km-es száloptikai kábelen keresztül. Az emlékek közötti távolság korábbi rekordja 1,3 km volt.
Az új tanulmány kísérletében a kvantummemória egy lézerhűtésű rubídium atomok együttese, amely vákuumban van csapdába esve - mondta Bao. A csapat fotonokat használt a 100 millió csapdába eső atom felhőjébe történő olvasáshoz és íráshoz. A fotonokat mind az atomok magasabb energiaállapotba történő gerjesztésére használják, beállítva a kviteket, amelyekbe a kutatók bele akarnak kapcsolódni, és összefonódott fotont készítenek, amelyet az optikai kábelen továbbítanak. A kutatóknak ezután meg kellett változtatniuk a foton frekvenciáját, hogy ne eltévedjen a laboratóriumukban tekercselt 50 km-es száloptikai kábelnél. Végül a fotont elküldhetik a kábelen keresztüli útjára, hogy sikeresen belekapaszkodjon a második kvantummemóriába.
Bár az emlékek közötti kvantális összefonódást sikerült elérni, a csapatnak még nem kell elvégeznie az információk kvantum-teleportálását a két csomópont között. A kutatók azt remélték, hogy ez a munka előkészíti az utat egy kvantumrelé állomások hálózatának létrehozásához, amely kiterjeszti az összefonódott kommunikációt nagyobb távolságokra, végül egy nagyszabású kvantumhálózat felé vezetve.
