O echipă de oameni de știință din China a legat amintirile cuantice pe mai mult de 30 de mile (50 de kilometri) de cablu cu fibră optică, învingând recordul anterior de peste 40 de ori. Cercetătorii au spus că acest pas este un pas important către un internet antiderapant.
Internetul pe care îl folosim astăzi a fost cu adevărat o invenție revoluționară. A conectat lumea cu informații și ne-a permis să împărtășim milioane de fotografii cu pisici drăguțe și drăguțe. Dar internetul este plin și de hackeri care încearcă să intercepteze informații importante sau sensibile. Pentru a lupta înapoi, fizicienii au venit cu o soluție, cu puțin ajutor din partea pisicii lui Schrödinger, faimoasa, hipotetică felină moartă și vie, menită să expună natura ciudată a particulelor subatomice.
Această soluție propusă este un nou internet condus de lumea bizară a mecanicii cuantice. Un astfel de internet ar putea deveni într-o zi standardul pentru trimiterea, primirea și stocarea în siguranță a datelor.
În lumea clasică a informaticii, informația este reprezentată de biți cu valori de 0 sau 1. Un internet cuantic, ca un computer cuantic, ar profita de una dintre proprietățile fundamentale ale mecanicii cuantice, principiul superpoziției. Acest principiu este descris faimos folosind fizicianul Erwin Schrödinger paradoxul unei pisici dintr-o cutie fiind atât mortă cât și vie în același timp. Calculatoarele cuantice folosesc biți cuantici, sau „qubits”, care pot exista într-o stare de superpoziție în care au o valoare de 1 și 0 simultan. Un qubit există în această stare de incertitudine până când este măsurat de un observator, prăbușind qubit-ul într-o stare definită de 0 sau 1.
Dacă împerechezi două sau mai multe qubits împreună, acestea se încurcă. Încordarea cuantică este legătura eterică dintre două sau mai multe particule, astfel încât orice acțiune efectuată asupra uneia îi afectează instantaneu pe celelalte, indiferent de cât de departe sunt. Albert Einstein a numit faimos acest fenomen „acțiune infricosatoare la distanță”. Adevărata magie a unui internet cuantic ar începe atunci când informațiile sunt trimise folosind particule încurcate, denumite și teleportare cuantică.
"Teleportarea cuantică este o modalitate de a transfera o stare cuantică necunoscută de la o particulă la alta într-o locație îndepărtată, fără a trimite particula originală în sine", a spus Jian-Wei Pan, profesor de fizică la Universitatea de Știință și Tehnologie din China din Hefei și coautor al studiului, a declarat într-un interviu acordat revistei științifice naționale.
Deoarece qubitele încurcate nu sunt legate fizic sub nicio formă sau formă, interceptarea comunicațiilor între ele este imposibilă.
Pan și echipa sa au demonstrat deja înțelegerea particulelor ușoare sau a fotonilor pe distanțe lungi prin spațiul gol. În 2017, echipa sa a încurcat doi fotoni separați cu 1.200 km (746 mile) folosind un releu satelit care orbita pe Pământ, numit Micius.
În practică, înțelegerea este o afacere fină. Cea mai mică dintre tulburări, cum ar fi o schimbare de temperatură sau vibrații, poate rupe legătura dintre particulele încurcate, prăbușind starea lor comună. Pentru a realiza un adevărat internet cuantic, fizicienii vor trebui să solicite ajutorul așa-numitelor amintiri cuantice.
"Memoria cuantică este un dispozitiv care stochează informații cuantice. Trebuie să păstreze superpoziția a două state", a declarat Xiao-Hui Bao, profesor de fizică la Universitatea de Științe și Tehnologie din China, Hefei și coautor al studiului. Știința în direct.
Amintiri cuantice
În cadrul studiului, publicat pe 12 februarie în revista Nature, Pan și colegii săi au reușit să înțeleagă amintiri cuantice pe 50 km de cablu cu fibră optică. Recordul anterior de separare între amintiri a fost de 1,3 km 0,8 mile.
În experimentul noului studiu, memoria cuantică este un ansamblu de atomi de rubidiu răciți cu laser prinși într-un vid, a spus Bao. Echipa a folosit fotoni pentru a citi și a scrie în norul de 100 de milioane de atomi prinși. Fotonii au fost folosiți pentru a excita atomii într-o stare de energie mai mare, pentru a stabili cutiile pe care cercetătorii au dorit să le încurce și pentru a produce un foton încurcat pentru a fi trimis în cablul optic. Cercetătorii au fost nevoiți să schimbe frecvența fotonului pentru a nu se pierde în cei 50 km de cablu de fibră optică înfășurat în laboratorul lor. În cele din urmă, fotonul ar putea fi trimis în călătoria sa prin intermediul cablului pentru a încurca cu succes a doua memorie cuantică.
Deși s-a obținut legătura cuantică între amintiri, echipa nu a efectuat încă teleportarea cuantică a informațiilor între cele două noduri. Cercetătorii au spus că speră că această lucrare va deschide calea creării unei rețele de stații cu releu cuantic care ar extinde comunicarea încurcată la distanțe mai lungi, ducând în cele din urmă la o rețea cuantică la scară largă.
