|
Квантовый прорыв доказал реальность телепортации
|
|
|
|
Будь то научно-фантастическое будущее телепортации людей через космос или более обоснованная концепция квантовых вычислений, наши представления о телепортации до сих пор всегда основывались на центральной предпосылке: способности передавать квантовые состояния между удаленными частицами, известной как запутанность. Свойство запутанности, впервые описанное Эйнштейном еще в 1930—х годах, представляет собой одно из самых необычных физических явлений в субатомном мире - в частности, тот факт, что частицы могут испытывать необъяснимую, невидимую связь даже на огромных расстояниях.
|
|
|
|
Когда положение, ориентация и другие свойства частицы передаются запутанной частице, находящейся в другом месте, принимающая частица немедленно приобретает характеристики исходной. Но из-за малоизученного свойства квантовой физики исходная частица самопроизвольно прекращает свое существование в момент передачи информации. В результате получается идеальное физическое изображение частицы в другом месте, что позволяет легко понять, как квантовая запутанность может быть основой для телепортации крупных объектов, таких как товары или люди, при увеличении до макромасштаба.
|
|
|
|
Исследователи и ученые используют знания о запутанности для телепортации частиц с момента первого успешного эксперимента в 1997 году, но передача информации невероятно хрупка и подвержена затуханию сигнала и декогеренции (когда квантовая система разрушается и может быть объяснена с помощью классической физики) при взаимодействии с другими формами волн и полями. Это означает, что до сих пор единственные реальные примеры успеха были связаны с передачей информации о запутанных частицах по выделенным каналам, таким как автономные волоконно-оптические соединения.
|
|
|
|
|
|
|
Так было до сих пор. В ходе новаторского научного эксперимента команде из инженерной школы Маккормика Северо-Западного университета удалось телепортировать частицу через 18 миль общедоступной интернет-инфраструктуры. В декабре прошлого года они опубликовали свои результаты в рецензируемом журнале Optica.
|
|
|
|
Новая работа имеет огромное значение, потому что это первый случай квантовой телепортации, осуществляемой через существующий интернет-канал передачи данных. Из-за того, насколько хрупок процесс квантовой передачи, ученые давно предполагали, что интернет-трафик следующего поколения, который будет квантовым по своей природе, не сможет сосуществовать с данными, которые сегодня передают наши бесконечные потоки Netflix, текстовые сообщения и транзакции электронной коммерции. В некоторых экспериментах удавалось сохранить когерентность запутанного сигнала с помощью имитируемых информационных потоков Интернета, но никогда - с помощью самого Интернета. Теперь все изменилось.
|
|
|
|
Команда из Северо—Западного университета знала, что им нужно придумать способ, позволяющий запутанной частице — фотону, единственной частице, которая “переносит” свет в пространстве, - сохранять свою когерентность среди другого интернет-трафика со стандартной пропускной способностью в 400 гигабит. Путешествие было бы немного похоже на езду на мотоцикле по забитому машинами шоссе, а не по пустынной проселочной дороге. Секрет перемещения фотона по этому забитому машинами шоссе заключался в том, как свет рассеивается в среде. Исследователи обнаружили, что если они запустят фотон в нужных условиях, то смогут минимизировать путь, по которому проходит сигнал, и, следовательно, уменьшить помехи, с которыми он столкнется.
|
|
|
|
Это новый шаг в развитии квантовых вычислений. Это связано с тем, что теория квантовых вычислений уже давно применяется внутри отдельного устройства, где пути передачи данных тщательно контролируются — однажды это приведет к созданию значительно более производительных автономных устройств, таких как телефоны, серверы и ноутбуки, - но квантовый интернет — это совсем другое дело.
|
|
|
|
Как только мы доберемся до этого, разница между квантовым Интернетом и обычным Интернетом будет примерно такой же, как разница между обычным Интернетом и дымовыми сигналами. Квантовый интернет позволит создавать приложения более мощные, о которых мы пока можем только мечтать, не говоря уже о создании и развертывании. Лишь некоторые из них, которые мы можем себе представить, - это значительно более мощная криптография; искусственный интеллект, который обучается экспоненциально быстрее и качественнее; и средства для точного моделирования систем, которые слишком велики, быстро меняются и разнообразны для анализа сегодня, например, глобальная погода.
|
|
|
|
Подобно сегодняшнему Интернету, квантовый интернет будет работать через сеть широко рассредоточенных узлов и систем передачи, от сигналов в эфире до волоконно-оптических кабелей в земле, для передачи информации между запутанными частицами. Камнем преткновения всегда была невозможность передавать квантово-запутанную информацию наряду с бесчисленным количеством других сигналов, используя существующую инфраструктуру передачи данных. Но прорыв команды Northwestern означает, что не нужно будет покупать и строить совершенно новые системы проводов, вышек и узлов специально для квантовых данных.
|
|
|
|
Другими словами, это гигантский скачок вперед, к Интернету завтрашнего дня.
|
|
|
|
Источник
|
