Телепортація - крок до створення "квантового інтернету"

Anonim

Дослідники з канадського Університету Калгарі успішно продемонстрували телепортацію властивостей світловий частки, відправленої з наукової лабораторії в центр міста на відстань трохи більше шести кілометрів від місця проведення експерименту. Тим самим був зроблений ще один важливий крок на шляху створення "реально діючої квантової мережі".

За словами професора фізики Вольфганга Тіттеля (Wolfgang Tittel), керівника дослідницької групи, чия робота зовсім недавно була опублікована в журналі "Nature Photonics", примітність даного експерименту полягала в тому, що передача інформації про світловий частці відбувалася в так званій розрізненої формі. Тобто, в ході даного процесу не було необхідності передавати "об'єкт" між двома конкретними частками.

Експеримент проводився за допомогою вдосконалених лазерних установок, виділеної волоконно-оптичної лінії зв'язку і датчиків, призначених для виявлення світлових частинок.

Дослідження канадських учених базувалося на використанні добре відомого, але до сих пір вкрай спантеличує явища квантової заплутаності. Дана концепція настільки загадкова, що сам Альберт Ейнштейн в 40-х роках минулого століття називав її "страшним дальнодействием". Як ніхто інший він бачив недоліки в формується в той час теорії квантової механіки. Але в наші дні з'являється все більше доказів, що підтверджують самі парадоксальні припущення, пов'язані з квантової теорії, в тому числі і дивна поведінка "заплутаних" частинок.

Насправді це пари частинок, зв'язок між якими організована таким чином, що властивості кожної з частинок нерозривно пов'язані один з одним. Дії, вироблені з однією часткою, безпосередньо впливають на іншу частку, незалежно від відстані між ними.

Для демонстрації цього явища вчені використовували спеціальний лазер. З його допомогою було створено пара "заплутаних" фотонів - елементарних частинок світла. Один з фотонів по виділеній оптоволоконної лінії зв'язку був посланий з північного заходу, з університету, в будівлю Міської ради Калгарі.

У той же час в будівлю мерії з іншого місця (Центру обробки даних, розташованого на південному сході, в сусідньому містечку Манчестері) був посланий третій фотон. Він повинен був зустрітися і вступити у взаємодію з "заплутаним" фотоном.

"Перед нами стояло завдання переконатися, що він прибув до мерії в один і той же час з тим фотоном, який був створений в Центрі обробки даних", - сказав Тіттель. - "Все це досить складно, тому що, говорячи про" одне й те ж часу "ми маємо на увазі насправді відрізок, тривалістю всього в декілька пикосекунд".

Команда вчених повинна була створити механізми зворотного зв'язку в експериментальній установці, щоб забезпечити дуже точну фіксацію часу прибуття фотонів в міську мерію. Це було не так просто, адже навіть невеликі зміни в температурі зовнішнього повітря викликають незначне розширення або стиснення волоконно-оптичного кабелю, що впливає на час проходження інформації, що пересилається.

Телепортація на кілька кілометрів

Незважаючи на всі складнощі, експериментальна система спрацювала, і передача властивостей між фотоном, що знаходяться в міській мерії, і фотоном в університеті, відстань між якими становить 6, 2 кілометра по прямій лінії, була підтверджена.

"Дивно отримувати свідоцтва того, що телепортація не тільки існує, а й того, що можна.. на велику відстань передавати стан, в якому знаходиться фотон, без передачі самого фотона" - ділиться своїми висновками Вольфганг Тіттель. - "З точки зору фундаментальної науки це являє собою захоплююче видовище. А з практичної точки зору, ми використовували стандартну оптоволоконну мережу, щоб показати, що явища з квантової фізики можуть відбуватися на практиці в реальних умовах і приносити користь звичайним людям".

У статті, опублікованій в журналі "Nature Photonics" підкреслюється той факт, що даний експеримент "є важливою віхою на шляху створення глобального квантового інтернету", оскільки це одне з найдовших відстаней, на якому була успішно випробувана квантова телепортація в умовах оптоволоконної мережі.

Що таке "квантовий інтернет"?

Квантовий інтернет поки що не існує, але мрія про нього є. Принцип побудови такого інтернету включає в себе використання одного з ключових елементів квантової механіки - факту, що підтверджує, що спостереження квантового стану частки змінює квантовий стан цієї частки. Це дає можливість взаємодії в мережі з небаченою раніше ступенем безпеки, тому що ніхто не зможе перехопити повідомлення, якщо передбачуваний одержувач знає про те, що йому відправлена ​​інформація.

"Якщо ви закодуєте ключі в квантові стану і відправите їх від однієї людини до іншої за допомогою телепортації, ви зможете перевірити з боку одержувача.. дісталася чи зловмиснику будь-яка інформація про це ключі", - пояснює Тіттель. - "Якщо ви виявите, що ніхто не зміг втрутитися в хід проведеної вами передачі даних, ви будете впевнені, що ваш ключ шифрування є абсолютно безпечним. Потім ви можете використовувати його для шифрування будь-яких конфіденційних даних".

Розвиток функціонують на практиці квантових мереж займе ще чимало часу, але Сільвен Мейер (Sylvain Mayer), фахівець з інформаційної архітектурі Міської ради Калгарі, заявив, що міська влада планує продовжити роботу з університетом, щоб прискорити процес створення інтернету нового типу. Тісне партнерство представників Університету Калгарі і міської влади почалося в 2007 році, коли університет зміг підключитися до спеціальної виділеної мережі, що носить назву Urban Alliance.

"Ми раді, що частина нашої оптоволоконної інфраструктури може використовуватися представниками університету. Це дає нам можливість бути в курсі досліджень і мати уявлення про самих передових технологіях", - вважає Мейер. - "Місто хоче надавати посильну допомогу навчальним закладам у їх прагненні розвивати різноманітні типи послуг наступного покоління, які в кінцевому підсумку отримають поширення в усьому світі".

Відкрити рахунок для торгівлі акціями високотехнологічних компаній