Объясняя квантовый интернет
«Самый простой способ понять концепцию квантового интернета - это концепция квантовой телепортации» , - говорит Сумит Хатр , исследователь из Университета штата Луизиана в Батон-Руж, по электронной почте. Он и его коллеги написали статью о возможности космического квантового интернета , в котором спутники будут непрерывно транслировать запутанные фотоны на поверхность Земли, как описано в статье «Обзор технологий» .
«Квантовая телепортация не похожа на то, что может придумать ум не-ученого с точки зрения того, что они видят в научно-фантастических фильмах», - говорит Хатри. «В квантовой телепортации два человека, которые хотят общаться, совместно используют пару квантовых частиц, которые запутаны. Затем, посредством последовательности операций, отправитель может отправить любую квантовую информацию получателю (хотя это не может быть сделано быстрее, чем свет). скорость, распространенное заблуждение). Эта совокупность общего запутывания между парами людей во всем мире, по сути, составляет квантовый Интернет. Центральный вопрос исследования заключается в том, как лучше распределить эти запутанные пары среди людей, распределенных по всему миру ».
Как только это можно будет сделать в больших масштабах, квантовый Интернет станет настолько удивительно быстрым, что удаленные часы можно будет синхронизировать примерно в тысячу раз точнее, чем лучшие атомные часы, доступные сегодня, как пишет журнал Cosmos . Это сделало бы GPS-навигацию намного более точной, чем сегодня, и отобразило бы гравитационное поле Земли так подробно, что ученые могли бы определить пульсацию гравитационных волн. Это также могло бы позволить телепортировать фотоны из отдаленных телескопов видимого света по всей Земле и связать их в гигантскую виртуальную обсерваторию.
«Вы могли потенциально видеть планеты вокруг других звезд», - говорит Николас Питерс, руководитель группы квантовой информационной науки в Национальной лаборатории Ок-Риджа .
Также было бы возможно, чтобы сети сверхмощных квантовых компьютеров по всему миру работали вместе и создавали невероятно сложные симуляции. Это может помочь исследователям лучше понять поведение молекул и белков, например, а также разработать и протестировать новые лекарства.
Это также может помочь физикам разгадать некоторые давние загадки реальности. «У нас нет полной картины того, как работает вселенная», - говорит Ньюэлл. «У нас есть очень хорошее понимание того, как работает квантовая механика, но не очень четкое представление о последствиях. Картина размыта, когда квантовая механика пересекается с нашим жизненным опытом».
Проблемы построения квантового интернета
Но прежде чем что-либо из этого может произойти, исследователи должны выяснить, как построить квантовый Интернет, и, учитывая странные особенности квантовой механики, это будет непросто. «В классическом мире вы можете кодировать информацию и сохранять ее, и она не разрушается», - говорит Питерс. «В квантовом мире вы кодируете информацию, и она начинает распадаться практически сразу».
Другая проблема заключается в том, что, поскольку количество энергии, которая соответствует квантовой информации, действительно мало, трудно удержать ее от взаимодействия с внешним миром. Сегодня «во многих случаях квантовые системы работают только при очень низких температурах», говорит Ньюэлл. «Другая альтернатива - работать в вакууме и откачивать весь воздух».
Ньюэлл говорит, что для создания квантовой интернет-функции нам понадобятся все виды оборудования, которое еще не разработано. Поэтому трудно сказать, когда именно будет запущен квантовый интернет, хотя один китайский ученый предполагал, что это может произойти уже в 2030 году.
Альберт Эйнштейн, который поставил под сомнение обоснованность квантовой механики, назвал квантовую запутанность «пугающим действием на расстоянии».