#квантовая механика и #квантовая физика позволят строить следующее поколение интернет сетей на новых технологиях. Это сделает возможным сетей не поддающихся взлому и позволит передавать огромное количество информации, а может и не только, на сверхсветовых скоростях. О рабочем прототипе мы и расскажем Вам опираясь на материал журнала Discover.
Как это работает?
На самом деле в мире всего несколько сотен людей которые хорошо разбираются в сложных законах законах квантовой физики, где объекты могут существовать в двух или более состояниях одновременно, называемых суперпозициями.
Они могут мгновенно взаимодействовать друг с другом на больших расстояниях, они могут вспыхивать и исчезать. Ученые хотят использовать это странное поведение и превратить его в функционирующий интернет нового века. Один из таких людей профессор университета в Стоуни-Брук Eden Figueroa.
Квантовая физика позволяет одной частице света находится сразу в двух местах. Это означало, что щекотание частицы в одном месте должно заставить ее хихикать в другом.
Эрвин Шредингер назвал этот феномен запутанностью - той самой вещью, которую Фигероа и другие исследователи используют сейчас для передачи информации. Проще говоря, добавление информации, такой как сообщение или данные, к частице в одном месте приведет к тому, что данные появятся в другом месте: суть - телепортация.
В своей лаборатории, где Eden возглавляет группу по квантовым информационным технологиям, он показывает большой стол, покрытый лабиринтом крошечных зеркал, лазеров и электроники. Здесь мы создаем эти фотоны несущие суперпозиции, говорит он, затем мы можем послать их в оптоволокно.
Это всего лишь оборудование и оптика, - говорит Eden, указывая на массив лазеров и зеркал, установленных на большом столе. С одной стороны, лазер направляет высокоэнергетические синие фотоны на кристалл, который разбивает каждый из них на пару красных фотонов с более низкой энергией; каждый из двух полученных красных фотонов теперь запутан с другим.
Запутавшись, один красный фотон может быть отправлен на небольшое расстояние к детектору в самой лаборатории, в то время как другой может быть отправлен за сотню километров к детектору в другой. Разница в расстояниях приведет к тому, что время прибытия двух фотонов будет немного несинхронным, что нарушит их запутанность. Чтобы предотвратить это, нужно найти способ координировать время прибытия каждого из них до субнаносекунды.
Но как это сделать?
Другие исследователи замораживают свои фотоны почти до абсолютного нуля, чтобы притормозить их, что требует больших затрат на охлаждение. Новшество Figueroa, напротив, работает при комнатной температуре - это стеклянная трубка, содержащая туман из триллионов атомов рубидия.
По словам Figueroa, еще в то время, когда он защищал докторскую диссертацию в Университете Констанца в Германии, он спросил своего профессора, можно ли построить систему, которая будет работать при комнатной температуре без дорогостоящих сложных морозильных камер?
- -Не думаю, ответил тот.
- -Но докажи обратное, если я не прав.
Так он и сделал. Отбрасывая фотоны от ряда тщательно расположенных зеркал и бомбардируя туман из атомов рубидия сетью лазеров, Figueroa обнаружил, что он может настраивать длины волн запутанных фотонов для передачи сигнала. Вуаля! Запутанное состояние фотона мгновенно переносится во всё облако атомов. Через долю наносекунды запутанный фотон движется дальше, достигая детектора в тот же момент, что и его близнец. Эта инфраструктура, называемая квантовой сетью с двумя полями, предлагает многообещающий подход к обеспечению безопасной квантовой связи на больших расстояниях.
Квантовое Будущее
Возможна ли телепортация таким методом не только информации, но и частиц, молекул, клеток?
В декабре 1997 года была опубликована экспериментальная демонстрация запутанности, физик IBM Чарльз Беннетт сказал, что было бы совершенно невозможно сделать это даже на таком маленьком объекте, как бактерия.
Но 21 год спустя, осенью 2018 года, исследователи Оксфордского университета сообщили именно то, что Беннетт назвал “совершенно невозможным” - запутывание живой бактерии с фотоном света. Однако не все физики были согласны с результатами.
В настоящее время во всем мире предпринимаются усилия по созданию прототипов квантовых сетей в качестве следующего шага на пути к созданию квантового интернета и на данный момент группа Figueroa уже может передать по оптоволокну то, что называется “поляризационными состояниями” на расстояние в 137 километров.
Директор Brookhaven Lab Computational Science Initiative Kerstin Kleese van Dam заявила, что США лидирует, когда речь заходит о наличии знаний и оборудования, необходимых для создания квантовой сети интернет в течении следующего года или двух - сказала она.
Не думаю что это будет так быстро, скорее понадобиться 10-20 лет прежде, чем это получит массовое распространение. А что думаете Вы?
