Phillip Hopkins
0 
1185
118
Tým vědců v Číně propojil kvantové vzpomínky na více než 50 km (50 kilometrů) kabelu s optickými vlákny a předchozí rekord překonal více než 40krát. Vědci uvedli, že tento výkon je důležitým krokem k bezpečnému internetu.
Internet, který dnes používáme, byl skutečně revolučním vynálezem. Spojila svět s informacemi a umožnila nám sdílet miliony fotek roztomilých a mazlivých koček. Internet je však také plný hackerů, kteří se snaží zachytit důležité nebo citlivé informace. Aby se bránili, fyzici přišli s řešením, s malou pomocí Schrödingerovy kočky, slavná, hypotetická mrtvá a živá kočka měla odhalit podivnou povahu subatomových částic.
Tímto navrženým řešením je nový internet ovládaný bizarním světem kvantové mechaniky. Takový internet by se jednou mohl stát standardem pro bezpečné odesílání, přijímání a ukládání dat.
Příbuzný: 18krát kvantové částice foukaly naší mysli
V klasickém počítačovém světě jsou informace reprezentovány bity s hodnotami buď 0 nebo 1. Kvantový internet, stejně jako kvantový počítač, by využil jednu ze základních vlastností kvantové mechaniky, princip superpozice. Tento princip je skvěle popsán pomocí paradoxu fyzika Erwina Schrödingera, že kočka v krabici je mrtvá i živá zároveň. Kvantové počítače používají kvantové bity neboli „qubity“, které mohou existovat ve stavu superpozice, ve kterém mají současně hodnotu 1 i 0. V tomto stavu nejistoty existuje qubit, dokud není měřen pozorovatelem, který zkolabuje qubit do definitivního stavu 0 nebo 1.
Pokud spárujete dvě nebo více qubits dohromady, zaplní se. Kvantové zapletení je éterické spojení mezi dvěma nebo více částicemi, takže každá akce prováděná na jednom okamžitě ovlivňuje ostatní, bez ohledu na to, jak daleko jsou od sebe. Albert Einstein skvěle nazval tento jev „strašidelnou akcí na dálku“. Skutečná magie kvantového internetu by začala, když by informace byly posílány pomocí zapletených částic, nazývaných také kvantová teleportace.
„Kvantová teleportace je způsob, jak přenést neznámý kvantový stav z jedné částice na druhou na vzdáleném místě, aniž by se poslala původní částice sama o sobě,“ Jian-Wei Pan, profesor fyziky na Čínské univerzitě vědy a technologie v Hefei a spoluautor studie, uvedl v rozhovoru s National Science Review.
Protože zamotané qubity nejsou fyzicky spojeny dohromady v žádném tvaru nebo formě, je zachycení komunikace mezi nimi nemožné.
Pan a jeho tým již prokázali zapletení světelných částic nebo fotonů na velké vzdálenosti prázdným prostorem. V roce 2017 jeho tým zapletl dva fotony oddělené 1 200 km pomocí satelitního relé obíhajícího Zemi s názvem Micius.
V praxi je zapletení zákeřnou záležitostí. Nejmenší poruchy, jako je změna teploty nebo vibrací, mohou přerušit spojení mezi zapletenými částicemi a zhroutit jejich sdílený stav. K realizaci skutečného kvantového internetu budou fyzici muset získat pomoc tzv. Kvantových vzpomínek.
„Kvantová paměť je zařízení, které ukládá kvantové informace. Je třeba ukládat superpozici dvou států,“ Xiao-Hui Bao, profesor fyziky na čínské univerzitě vědy a technologie v Hefei a spoluautor studie, řekl .
Kvantové vzpomínky
Ve studii zveřejněné 12. února v časopise Nature, Pan a jeho kolegové uspěli v zapletení kvantových vzpomínek na 50 km optického kabelu. Předchozí záznam oddělení pamětí byl 1,3 km.
V experimentu nové studie je kvantová paměť souborem laserem chlazených atomů rubidia zachycených ve vakuu, řekl Bao. Tým použil fotony ke čtení a zápisu do oblaku 100 milionů zachycených atomů. Fotony byly použity k excitaci atomů do vyššího energetického stavu, nastavení qubitů, které si vědci chtěli zamotat, a vyrobili zamotaný foton, který byl vyslán optickým kabelem. Vědci pak potřebovali změnit frekvenci fotonu tak, aby se neztratil v 50 km kabelu s optickými vlákny navinutého v jejich laboratoři. Nakonec mohl být foton poslán na své cestě kabelem, aby úspěšně propletl druhou kvantovou paměť.
Přestože bylo dosaženo kvantového zapletení mezi vzpomínkami, tým musí ještě provést kvantovou teleportaci informací mezi dvěma uzly. Vědci uvedli, že doufají, že tato práce připraví cestu pro vytvoření sítě kvantových předávacích stanic, které by rozšířily zamotanou komunikaci na delší vzdálenosti, což nakonec povede k rozsáhlé kvantové síti..
- Jak funguje kvantové zapletení (infographic)
- Největší nevyřešená tajemství ve fyzice
- 12 nejdůležitějších a ohromujících kvantových experimentů roku 2019
Původně publikováno dne .
NABÍDKA: Ušetřete alespoň 53% díky naší nejnovější nabídce časopisu!
S působivými vyřezávanými ilustracemi, které ukazují, jak věci fungují, a ohromující fotografií nejinšpirativnějších brýlí na světě, How It Works představuje vrchol poutavé, faktické zábavy pro běžné publikum, které chce držet krok s nejnovějšími technologiemi a nejpůsobivějšími jevy na planeta i mimo ni. Psaní a prezentace ve stylu, který dělá i ty nejsložitější předměty zajímavými a snadno srozumitelnými, Jak to funguje, se těší čtenářům všech věkových skupin.
Zobrazit dohodu